FR2585854A1 - METHOD OF FOCUSING MONOCHROMATIC RADIATION AND OPTICAL PHASE DELETING ELEMENT USING THE SAME. - Google Patents

METHOD OF FOCUSING MONOCHROMATIC RADIATION AND OPTICAL PHASE DELETING ELEMENT USING THE SAME. Download PDF

Info

Publication number
FR2585854A1
FR2585854A1 FR8511759A FR8511759A FR2585854A1 FR 2585854 A1 FR2585854 A1 FR 2585854A1 FR 8511759 A FR8511759 A FR 8511759A FR 8511759 A FR8511759 A FR 8511759A FR 2585854 A1 FR2585854 A1 FR 2585854A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
radiation
focusing
plane
intensity
focus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8511759A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2585854B1 (en
Inventor
Alexandr Mikhailovic Prokhorov
Iosif Norairovich Sisakian
Mikhail Aronovich Golub
Viktor Alexandrovich Soifer
Sergei Vladimirovich Karpeev
Alexandr Vladimirov Goncharsky
Viktor Anatolievich Danilov
Vladimir Viktorovich Popov
Vladimir Vadimovich Stepanov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INST OBSCHEI FIZ AKADEMI
Original Assignee
INST OBSCHEI FIZ AKADEMI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INST OBSCHEI FIZ AKADEMI filed Critical INST OBSCHEI FIZ AKADEMI
Publication of FR2585854A1 publication Critical patent/FR2585854A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2585854B1 publication Critical patent/FR2585854B1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1876Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1876Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/188Plurality of such optical elements formed in or on a supporting substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA CONSTRUCTION DES APPAREILS ET INSTRUMENTS OPTIQUES. LE PROCEDE, OBJET DE L'INVENTION, EST CARACTERISE EN CE QUE LA MODULATION DE PHASE EST EFFECTUEE EN FONCTION DE LA PHASE ET DE L'INTENSITE DU RAYONNEMENT MONOCHROMATIQUE A FOCALISER ET DE LA REPARTITION REQUISE DE L'INTENSITE DANS LA REGION DE FOCALISATION, EN ETABLISSANT UNE CORRELATION ENTRE LES POINTS DU FRONT D'ONDE A FOCALISER ET LES POINTS DE LA REGION DE FOCALISATION DE FACON QU'A CHAQUE POINT DU FRONT D'ONDE A FOCALISER CORRESPONDE UN SEUL POINT DE LA REGION DE FOCALISATION. L'ELEMENT OPTIQUE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE SE PRESENTE SOUS FORME D'UNE LAME DE PHASE A REFLEXION OU A TRANSMISSION1 AYANT SUR L'UNE DE SES SURFACES DES ZONES5 DONT CHACUNE COMPORTE UN RELIEF CONTINU6 ET EST CARACTERISE EN CE QUE LA HAUTEUR DUDIT RELIEF6 ET LA FORME DESDITES ZONES5 VARIENT SELON LA PHASE ET L'INTENSITE DU RAYONNEMENT MONOCHROMATIQUE A FOCALISER2 ET SELON LA REPARTITION DE L'INTENSITE DU RAYONNEMENT FOCALISE DANS LES REGIONS DE FOCALISATION3. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE DANS LA TECHNIQUE LASER EN USAGE DANS L'INDUSTRIE.THE INVENTION CONCERNS THE CONSTRUCTION OF OPTICAL APPARATUS AND INSTRUMENTS. THE PROCESS, SUBJECT OF THE INVENTION, IS CHARACTERIZED IN THAT THE PHASE MODULATION IS CARRIED OUT AS A FUNCTION OF THE PHASE AND THE INTENSITY OF THE MONOCHROMATIC RADIATION TO BE FOCUSED AND OF THE REQUIRED DISTRIBUTION OF THE INTENSITY IN THE FOCUSING REGION, BY ESTABLISHING A CORRELATION BETWEEN THE POINTS OF THE WAVEFRONT TO BE FOCUSED AND THE POINTS OF THE FOCUS REGION SO THAT EACH POINT OF THE WAVEFRONT TO BE FOCUSED CORRESPONDS ONLY ONE POINT OF THE REGION OF FOCUS. THE OPTICAL ELEMENT FOR THE IMPLEMENTATION OF THE PROCESS IS IN THE FORM OF A REFLECTION OR TRANSMISSION PHASE BLADE1 HAVING ON ONE OF ITS SURFACES ZONES5 EACH OF WHICH HAS A CONTINUOUS GROUND6 AND IS CHARACTERIZED IN THAT THE HEIGHT DUDIT RELIEF6 AND THE SHAPE OF SAID ZONES5 VARY ACCORDING TO THE PHASE AND INTENSITY OF THE MONOCHROMATIC RADIATION TO BE FOCUSED2 AND ACCORDING TO THE DISTRIBUTION OF THE RADIATION INTENSITY FOCUSED IN THE FOCUSING REGIONS3. THE INVENTION MAY BE USED IN LASER TECHNOLOGY IN USE IN INDUSTRY.

Description

La présente invention concerne la construction des appareils etThe present invention relates to the construction of apparatus and

instruments optiques, en particulier la création d'éléments optiques compliqués servant à transformer un rayonnement monochromatique, et a notamment pour objet un procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique et un élément de déphasage optique pour  optical instruments, in particular the creation of complicated optical elements for transforming monochromatic radiation, and particularly relates to a method of focusing a monochromatic radiation and an optical phase shift element to

la mise en oeuvre de ce procédé.the implementation of this method.

L'invention peut être utilisée dans la technique laser en usage dans l'industrie aux fins technologiques et pour le traitement des matériaux (traitement thermique,  The invention can be used in the laser technology used in industry for technological purposes and for the treatment of materials (heat treatment,

soudage, coupage, marquage, perforation), en micro-  welding, cutting, marking, perforation), in micro-

électronique (recuit des semi-conducteurs), en photochimie, en médecine (chirurgie, ophtalmologie, y compris pour la  electronics (annealing of semiconductors), photochemistry, medicine (surgery, ophthalmology, including

correction des troubles complexes de la vision), c'est-à-  correction of complex vision disorders), that is,

dire dans tous les domaines o s'impose une focalisation  say in all areas where a focus is needed

compliquée du rayonnement.complicated with radiation.

Le problème de l'obtention d'une grande concentra-  The problem of obtaining a large concentration

tion d'énergie de rayonnement là o il le faut a pu être résolu après l'avènement des lasers qui ont, ces derniers temps, de nombreuses applications dans les domaines les plus divers. Toutefois, le laser n'est pas à considérer comme un élément indépendant, il fait partie d'un système destiné à réaliser une opération déterminée. I1 s'agit de faire parvenir le faisceau laser à une certaine zone et d'y créer la répartition d'intensité désirée. Aussi, l'évolution de la technique laser va-t-elle de pair avec  The energy of radiation where it is needed has been solved after the advent of lasers, which have lately had many applications in the most diverse fields. However, the laser is not to be considered as an independent element, it is part of a system intended to perform a specific operation. This is to send the laser beam to a certain area and create the desired intensity distribution. Also, does the evolution of the laser technique go hand in hand with

celle de la manipulation de l'émission laser.  that of the manipulation of the laser emission.

Le procédé de focalisation de l'émission laser dans lequel le faisceau laser est dirigé convenablement à l'aide d'une lentille, d'une lentille cylindrique ou d'un miroir, c'est-à-dire basé sur des éléments de l'optique classique, ne peut pas satisfaire à toute la  The focusing method of the laser emission in which the laser beam is properly directed by means of a lens, a cylindrical lens or a mirror, that is to say based on elements of the classic optics, can not satisfy all the

variété d'impératifs de la technologie moderne. Pratique-  variety of imperatives of modern technology. Convenient-

ment, ce procédé ne fait pas bénéficier de l'un des principaux avantages du faisceau laser consistant à connaître son amplitude et sa phase. Il ne permet pas d'atteindre la répartition d'intensité désirée dans la région de focalisation. Par exemple, une lentille et un miroir cylindrique focalisent le rayonnement en un segment de droite, mais la répartition d'intensité le long dudit segment de droite dépend de celle du faisceau et est incontrôlable. Aussi, ces éléments sont-ils incapables de créer une répartition d'intensité uniforme le long du segment de droite, et en cas de répartition gaussienne de l'intensité du rayonnement à focaliser, l'intensité du rayonnement focalisé le long du segment de droite se distingue de l'intensité uniforme de quelques dizaines à quelques centaines de fois. Ces éléments ne donnent pas non  However, this method does not benefit from one of the main advantages of the laser beam of knowing its amplitude and its phase. It does not achieve the desired intensity distribution in the focusing region. For example, a lens and a cylindrical mirror focus the radiation into a line segment, but the intensity distribution along said line segment depends on that of the beam and is uncontrollable. Also, these elements are unable to create a uniform intensity distribution along the line segment, and in case of Gaussian distribution of the intensity of the radiation to be focused, the intensity of the focused radiation along the line segment differs from the uniform intensity of a few tens to a few hundred times. These elements do not give

plus une focalisation adéquate sous incidences arbitraires.  plus adequate focus with arbitrary implications.

Il existe un procédé de focalisation d'un rayonne-  There is a method of focusing a ray-

ment monochromatique basé sur l'utilisation d'un balayeur qui est un dispositif électro-mécanique compliqué doté de miroirs en oscillation suivant une certaine loi (Proceedings of International Conference of Heat Treatment-79, London,  monochromatic method based on the use of a scanner which is a complicated electro-mechanical device with mirrors oscillating according to a certain law (Proceedings of the International Conference of Heat Treatment-79, London,

1980, Trattford O.N.H. et al, Heat Treatment, using a high-  1980, Trattford O.N.H. et al, Heat Treatment, using a high-

power laser, pp. 32-38). Le mouvement des miroirs assure le déplacement du rayonnement focalisé le long du contour désiré. Toutefois, le balayeur ne permet pas d'obtenir immédiatement et simultanément la répartition requise de l'intensité du rayonnement focalisé. Aussi, les balayeurs n'ont-ils pas trouvé, malgré leurs avantages, un usage étendu à cause de leur fiabilité réduite et de leur  power laser, pp. 32-38). The movement of the mirrors moves the focused radiation along the desired contour. However, the scanner does not allow to obtain immediately and simultaneously the required distribution of the intensity of the focused radiation. Also, despite their advantages, the sweepers did not find widespread use because of their reduced reliability and their reliability.

coût élevé.high cost.

Un procédé de focalisation de rayonnement plus simple est le procédé par projection, dans lequel le faisceau laser est dirigé vers un objet à travers un masque qui, avec une lentille, forme une région de focalisation de forme donnée (cf."Promyshlennye primenenia laserov" ("Les lasers dans l'industrie") par J. Redy, 1981, Editions "Mir", Moscou, p. 459). Quoique simple et commode, ce procédé est peu  A simpler radiation focusing method is the projection method, in which the laser beam is directed towards an object through a mask which, with a lens, forms a focusing region of given shape (see "Promyshlennye primenenia laserov" ("Lasers in Industry") by J. Redy, 1981, "Mir" Editions, Moscow, 459). Although simple and convenient, this process is

efficace, étant donné les pertes prohibitives dans le masque.  effective, given the prohibitive losses in the mask.

Un autre inconvénient notable dudit procédé est l'impossi-  Another significant drawback of said method is the impossibility

bilité de maîtriser la répartition de l'intensité du  to control the distribution of the intensity of the

rayoonement focalisé le long de l'image obtenue.  rayoonement focused along the image obtained.

Le procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique à répartition d'intensité gaussienne (cf. Optics Communications; 48,N1, 1983, Y. Kawamura et al., A simple optical device for generating square flat-top intensity irradiation from a gaussian laser beam, pp.44-46) permet d'obtenir une région de focalisation en forme de carré avec une répartition uniforme de l'intensité de la radiation focalisée. Le faisceau laser est guidé vers la région de focalisation à l'aide d'un élément focalisant qui se présente sous forme de quatre prismes ayant un sommet commun et formant une pyramide quadrangulaire. Le faisceau se trouve ainsi divisé en quatre pour créer une répartition d'intensité à peu près uniforme par l'effet de superposition desdits faisceaux dans le carré. Toutefois, ce procédé (aussi bien que les autres procédés reposant sur la division du faisceau) ne permet pas de résoudre le problème général de la focalisation sur une région à répartition d'intensité arbitraire. Même dans le cas d'un carré, la différence entre la répartition d'intensité obtenue et la répartition uniforme tient à la taille du carré, à la  The method of focusing a monochromatic radiation with a Gaussian intensity distribution (see Optics Communications, 48, N1, 1983, Y. Kawamura et al., A simple optical device for generating square flat-top irradiation from a gaussian laser beam, pp.44-46) provides a square-shaped focusing region with a uniform distribution of the intensity of the focused radiation. The laser beam is guided towards the focusing region by means of a focusing element which is in the form of four prisms having a common vertex and forming a quadrangular pyramid. The beam is thus divided into four to create an approximately uniform intensity distribution by the superposition effect of said beams in the square. However, this method (as well as other methods based on beam splitting) does not solve the general problem of focusing on an arbitrary intensity distribution region. Even in the case of a square, the difference between the intensity distribution obtained and the uniform distribution is the size of the square, the

distance focale, aux paramètres de la radiation à focaliser.  focal length, to the parameters of the radiation to focus.

Il faut remarquer également que l'intersection des portions du faisceau dans la région de focalisation produit une image interférentielle, indésirable dans un certain nombre  It should also be noted that the intersection of the portions of the beam in the focusing region produces an interference image, undesirable in a number of

de cas pratiques.practical cases.

Un procédé général de transformation d'un rayonne-  A general process of transformation of a rayon

ment monochromatique est donné par l'holographie. Un rayonnement monochromatique est guidé vers la région de focalisation à travers un hologramme volumique ou plan, ce qui permet d'obtenir pratiquement toute répartition  monochromatic is given by holography. Monochromatic radiation is guided towards the focusing region through a volume or plane hologram, which makes it possible to obtain practically any distribution.

d'intensité dans la région donnée. Toutefois, pour cons-  of intensity in the given region. However, to

truire un hologramme, il faut disposer d'un front d'onde étalon, qui est d'une obtention délicate. Les hologrammes  to build a hologram, one must have a standard wavefront, which is of a delicate nature. Holograms

plans ont une efficacité de diffraction faible (près de 33%).  plans have a low diffraction efficiency (nearly 33%).

Par exemple, il existe un procédé de traitement des surfaces à l'aide d'hologrammes (certificat d'auteur soviétique N 224714, cl. 21d, 53/00, bulletin "Découvertes, inventions, modèles industriels et marques" N 26, 1968) peu performant à cause de la transition partielle d'énergie  For example, there is a method of treating surfaces with holograms (Soviet Certificate No. 224714, Cl, 21d, 53/00, Bulletin "Discoveries, Inventions, Industrial Models and Trademarks" No. 26, 1968 ) poor performance due to partial energy transition

vers l'ordre de diffraction zéro.to the zero diffraction order.

La création d'hologrammes volumiques pour les lasers CO2 ( A = 10,6,p m), les plus prometteurs pour les applications demandant des faisceaux très puissants, reste pour le moment impossible faute d'un milieu d'enregistrement adéquat. Il existe un procédé de focalisation de rayonnement monochromatique, mettant en oeuvre diverses lames zonées, par exemple de Fresnel, de Gabor, de Rayleigh-Wood, de Soret, etc. (Applied Optics, v6 N 2, 1967, M.H. Horman et ai., Zone Plate Theory Based on Holography; pp. 317-322) et consistant à former le front d'onde du rayonnement par modulation de phase d'une onde à l'aide d'une lame de phase zonée. Toutefois, les lames zonées ne permettent pas de faire varier la répartition de l'intensité dans la  The creation of volume holograms for CO2 lasers (A = 10.6, p m), the most promising for applications requiring very powerful beams, remains for the moment impossible for lack of an adequate recording medium. There is a method of focusing monochromatic radiation, using various zoned blades, for example Fresnel, Gabor, Rayleigh-Wood, Soret, etc.. (Applied Optics, v6 N 2, 1967, MH Horman et al., Plate Zone Theory Based on Holography, pp. 317-322) and consisting of forming the wavefront of the radiation by phase modulation of a wave at using a zoned phase slide. However, the zoned blades do not make it possible to vary the distribution of the intensity in the

région de focalisation ni, a fortiori, de créer la réparti-  region of focus, let alone create the distribution of

tion requise. Lesdites lames zonées étant multifocales, on ne peut concentrer dans le foyer principal qu'une  required. Since said zoned blades are multifocal, one can concentrate in the main focus only

petite portion de l'énergie de rayonnement.  small portion of the radiation energy.

Mais il existe un procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique, consistant à moduler en phase le front d'onde du rayonnement, et un élément de déphasage optique pour mettre en oeuvre ce procédé, qui se présente sous forme d'une lame à réflexion ou à transmission comportant sur l'une de ses surfaces des zones dont chacune présente un relief continu (Rapports de l'Académie des Sciences de l'URSS, v. 113, N 4, 1975, "Systèmes optiques à couches à phase" par G.G. Slusarev, pp. 780 à 783, Applied Optics, v. 9, N 8 1970, Jordan J.A. et al., Kinoform lenses, pp. 1883-1887) qui permettent de diriger le rayonnement vers un seul foyer et ont une efficacité théorique s'approchant de 100%. Bien que plus avantageux que la lentille ordinaire, l'élément optique de déphasage, tout comme celle-ci, ne permet pas de maîtriser la région de focalisation ni la répartition de l'intensité du rayonnement focalisé, ni de tenir compte des paramètres  But there is a method of focusing a monochromatic radiation, consisting of phase modulating the wavefront of the radiation, and an optical phase shift element to implement this method, which is in the form of a reflection plate or transmission containing on one of its surfaces areas each of which has a continuous relief (Reports of the Academy of Sciences of the USSR, v. 113, No. 4, 1975, "Optical systems with phase layers" by GG Slusarev, pp. 780-73, Applied Optics, v. 9, No. 8, 1970, Jordan JA et al., Kinoform Lenses, pp. 1883-1887) which direct the radiation to a single focus and have theoretical efficacy. approaching 100%. Although more advantageous than the ordinary lens, the phase shift optical element, like this one, does not make it possible to control the focusing region or the distribution of the intensity of the focused radiation, or to take account of the parameters

du faisceau à focaliser.beam to focus.

Il existe également un procédé de focalisation de rayonnement monochromatique par modulation de la phase de son front d'onde, réalisé de façon que le rayonnement issu de chaque point du front d'onde soit reçu par toute la région de focalisation. Le dispositif de focalisation d'un rayonnement monochromatique mettant en oeuvre ledit procédé de focalisation se présente sous forme d'un élément de déphasage optique dit "kinoform" (IBM J. Res. Oev., March 1969, Lesem L.B. et al. The Kinoform: a new wavefront reconstruction device, pp. 41-51). Le "kinoform"  There is also a method of focusing monochromatic radiation by modulating the phase of its wavefront, made so that the radiation from each point of the wavefront is received by the entire focusing region. The focusing device of a monochromatic radiation embodying said focusing method is in the form of an optical phase shifting element called "kinoform" (IBM J. Res, Oev., March 1969, Lesem LB et al., The Kinoform : new wavefront reconstruction device, pp. 41-51). The "kinoform"

est associé à une lentille qui oriente la radiation trans-  is associated with a lens that directs the trans-

mise par le "kinoform" vers la région de focalisation.  put by the "kinoform" towards the focusing region.

Il se présente sous forme d'un élément de diffraction, c'est-à-dire que la radiation issue de chaque point du  It is in the form of a diffraction element, that is to say that the radiation coming from each point of the

"kinoform" est reçue par toute la région de focalisation.  "kinoform" is received by the entire focusing region.

Le "kinoform" fournit une image constituée par un ensemble de points discrets disposés dans un même plan parallèle à celui du "kinoform". L'augmentation du nombre de points d'image en vue d'obtenir une répartition de l'intensité du rayonnement focalisé plus proche de la répartition uniforme conduit à une complication de la structure du "kinoform". Le "kinoform" envoie la totalité du rayonnement dans un seul ordre de diffraction qui  The "kinoform" provides an image constituted by a set of discrete points arranged in the same plane parallel to that of the "kinoform". Increasing the number of image points to achieve a focused radiation intensity distribution closer to the uniform distribution leads to a complication of the "kinoform" structure. The "kinoform" sends all the radiation in a single diffraction order that

reçoit 78% du rayonnement, mais les 22%o qui restent produi-  receives 78% of the radiation, but the remaining 22% o

sent un bruit de fond qui constitue une restriction limitant ses applications. Le calcul du "kinoform" par la transformation de Fourier rapide pose des limitations dimensionnelles sévères tant au "kinoform" qu'à l'image obtenue, et fait que la solution du problème de la focalisation d'un rayonnement à l'aide d'un 'kinoform" est  a background noise which is a restriction limiting its applications. The calculation of the "kinoform" by the fast Fourier transformation poses severe dimensional limitations both to the "kinoform" and to the image obtained, and makes the solution of the problem of the focusing of a radiation with the help of a 'kinoform' is

toujours approximative.always approximate.

Le "kinoform" ne peut servir à la focalisation qu'en incidence normale du rayonnement à focaliser, l'image obtenue devant se trouver dans un même plan. La création d'un "kinoform" pour les lasers C02 ( X = 10,6 Hum) soulève des difficultés à cause de la finesse de sa structure, incompatible avec de fortes densités de puissance. La nécessité d'une lentille qui, dans l'infrarouge, est soit d'une fiabilité réduite soit d'un coût élevé, empêche, elle aussi, d'utiliser le "kinoform" pour la focalisation  The "kinoform" can be used for focusing only in normal incidence of the radiation to focus, the image obtained must be in the same plane. The creation of a "kinoform" for C02 lasers (X = 10.6 Hum) raises difficulties because of the fineness of its structure, incompatible with high power densities. The need for a lens which, in the infrared, is either of reduced reliability or high cost, also prevents the use of "kinoform" for focusing

de faisceaux puissants.powerful beams.

La présente invention vise donc un procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique par modulation de phase de son front d'onde, et un élément de déphasage optique mettant en oeuvre ledit procédé, qui seraient conçus de manière à ce que ladite modulation de phase et la forme de la surface dudit élément optique de déphasage permettraient de focaliser le rayonnement en une courbe de forme donnée et sur une figure plane de façon à obtenir la répartition d'intensité requise le long de la courbe et sur l'aire de la figure plane,avec concentration complète  The present invention therefore aims at a method of focusing a monochromatic radiation by phase modulation of its wavefront, and an optical phase shifting element implementing said method, which would be designed so that said phase modulation and the shape of the surface of said phase shift optical element would be able to focus the radiation into a given shape curve and into a planar figure so as to obtain the required intensity distribution along the curve and over the area of the planar figure , with complete concentration

de l'énergie.Energy.

Ce but est atteint du fait que le procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique par modulation de phase de son front d'onde, est caractérisé, selon l'invention, en ce que la modulation de phase s'effectue en fonction de la phase et de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser, ainsi que de la répartition d'intensité requise dans la région de focalisation, grâce à une corrélation établie entre les points du front d'onde à focaliser et les points de la région de focalisation de façon qu'à chaque point du front d'onde à focaliser  This object is achieved by the fact that the method of focusing a monochromatic radiation by phase modulation of its wavefront is characterized, according to the invention, in that the phase modulation is effected according to the phase and the intensity of the monochromatic radiation to be focused, as well as the required intensity distribution in the focusing region, by virtue of a correlation established between the points of the wavefront to be focused and the points of the focusing region of the way at each point of the wavefront to focus

corresponde un seul point de la région de focalisation.  corresponds to a single point in the focusing region.

Le but exposé plus haut est atteint aussi du fait que l'élément optique de déphasage servant à focaliser un rayonnement monochromatique, se présentant sous forme d'une lame à réflexion ou à transmission dotée sur l'une de ses surfaces de zones dont chacune comporte un relief continu, est caractérisé, selon l'invention, en ce que la hauteur du relief et la forme des zones sont variées en  The object described above is also achieved by the fact that the phase shift optical element for focusing monochromatic radiation, in the form of a reflection or transmission plate provided on one of its area surfaces each of which comprises a continuous relief is characterized, according to the invention, in that the height of the relief and the shape of the zones are varied in

fonction de la phase et l'intensité du rayonnement mono-  function of the phase and the intensity of the mono-

chromatique à focaliser et de la répartition requise de l'intensité du rayonnement focalisé dans une région de  chromatic focus and the required distribution of focused radiation intensity in a region of

focalisation déterminée.determined focus.

Il est avantageux que, pour la focalisation en une courbe plane, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame à réflexion telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones soient variables suivant l'expression: Z(u,v)= - (ueosO,v) X-A o Z (u, v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU  It is advantageous that, for focusing in a plane curve, the phase shift optical element is in the form of a reflection plate such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones are variable according to the expression: Z (u, v) = - (ueosO, v) XA o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical phase shift element disposed in the plane OUV, the OZ axis being perpendicular to the OUV plane, and the OR axis

étant de sens opposé à la projection du rayonnement mono-  being in the opposite direction to the projection of mono-

chromatique à focaliser sur le plan OUV,  chromatic to focus on the plane OUV,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, m = 1,2,3,...,M, -F(u,v) est une fonction satisfaisant à la relation: u2 V2 L _+ Y(u,v):argiin( fige exp(21ft( (uv) + u +v R + ' f2+(x (t)-u 2+(y o(t)-v2))dudv-I)dt), o t est le paramètre normal sur la courbe plane définie par les relations: u=xo(t), V=yot, z=f, o< t4 L, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, 9 est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ, L est la longueur de la courbe plane, L / 0, R est le rayon de la section transversale de la radiation monochromatique à focaliser, 6 est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  chromatic to focus, m = 1,2,3, ..., M, -F (u, v) is a function satisfying the relation: u2 V2 L _ + Y (u, v): argiin (freeze exp ( 21ft ((uv) + u + v R + 'f2 + (x (t) -u 2+ (yo (t) -v2)) dudv-I) dt), ot is the normal parameter on the plane curve defined by the relations: u = xo (t), V = yot, z = f, o <t4 L, I is the intensity of the focused monochromatic radiation, 9 is the angle between the monochromatic radiation to focus and the axis OZ, L is the length of the plane curve, L / 0, R is the radius of the cross-section of the monochromatic radiation to focus, 6 is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to be focused,

f est la distance focale.f is the focal length.

Il est également avantageux que, pour la focalisation en une courbe plane, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame à transmission telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression: C 1 '.m X Z(uv)= t (ucosv)m m}ncosg'-cosg' o Z (u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser sur le plan OUV,  It is also advantageous that, for focusing in a plane curve, the phase shift optical element is in the form of a transmission blade such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression: C 1 '.m XZ (uv) = t (ucosv) mm} ncosg'-cosg' o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical element arranged in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being of direction opposite to the projection of the monochromatic radiation to be focused on the plane OUV,

R. est la longueur d'onde du rayonnement mono-  R. is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, m = l, 2, 3,..., M, n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, 9' = arcsin (sin 9/n), f(-u,v) est une fonction conforme à la relation: 2 2 L u +v (u,v)=argmin((l fe exp + f D O 2 2 R2 + Vf+(xo(t)-u)2 + (yo(t)-v)2))dudv2 -1(dt), o t est le paramètre normal sur la courbe plane définie par la relation: u=xo(t), v= yo(t), z = f, 0 4 t C L, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, 9 est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ, L est la longueur de la courbe plane, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser, est le paramètre de la distribution gaussienne d'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  chromatic to focus, m = 1, 2, 3, ..., M, n is the index of refraction of the transmission blade, 9 '= arcsin (sin 9 / n), f (-u, v) is a function according to the relation: 2 2 L u + v (u, v) = argmin ((l fe exp + f DO 2 2 R2 + Vf + (xo (t) -u) 2 + (yo (t) -v ) 2)) dudv2 -1 (dt), ot is the normal parameter on the plane curve defined by the relation: u = xo (t), v = yo (t), z = f, 0 4 t CL, I is the intensity of the focused monochromatic radiation, 9 is the angle between the monochromatic radiation to focus and the axis OZ, L is the length of the plane curve, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus, is the parameter of the Gaussian distribution of intensity of the monochromatic radiation to focus,

f est la distance focale.f is the focal length.

I1 est utile que, pour la focalisation en un segment de droite, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame de réflexion telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression: Z (u,) {- T ucos, v> m 2cosg o Z (u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU  It is useful that, for focusing in a line segment, the optical phase shift element is in the form of a reflection plate such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression: Z (u,) {- T ucos, v> m 2cosg o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical phase shift element disposed in the plane OUV, OZ axis being perpendicular to the OUV plane, and the OR axis

étant de sens opposé à la projection du rayonnement mono-  being in the opposite direction to the projection of mono-

chromatique à focaliser sur le plan OUV, g est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ,  chromatic to be focused on the plane OUV, g is the angle between the monochromatic radiation to focus and the axis OZ,

X est la longueur d'onde du rayonnement mono-  X is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, m = 1,2,3,...,M, f (u,v) est la fonction satisfaisant à la relation:  chromatic to focus, m = 1,2,3, ..., M, f (u, v) is the function satisfying the relation:

L _ _L _ _

(uv)=argmin(I(I d 2 IM:(, ofro ?e(uv) = argmin (I (I d 2 IM :(, ofro? e

2 R2.2 R2.

u +v2 R + V f +(u2+tcosC -U)2 +(v +tsino -v)2))dud 2_I(t))2dt) + 'I 2( U o0) o î est l'angle entre le segment de droite et l'axe situé dans le plan OUZ et faisant un angle q' - o avec l'axe OZ, I(t) est l'intensitédu rayonnement monochromatique focalisé, t est le paramètre normal sur le segment de droite, 0 < t < L, L est la longueur du segment de droite, L J 0, (Uo,vo) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du segment de droite sur le plan OUV, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser, 6 est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  u + v2 R + V f + (u2 + tcosC -U) 2 + (v + tsino -v) 2)) dud 2_I (t)) 2dt) + 'I 2 (U o0) where is the angle between the line segment and the axis located in the plane OUZ and making an angle q '- o with the axis OZ, I (t) is the intensity of the focused monochromatic radiation, t is the normal parameter on the line segment, 0 <t <L, L is the length of the line segment, LJ 0, (Uo, vo) are the coordinates of the projection of the end of the line segment on the plane OUV, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus, 6 is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to be focused,

f est la distance focale.f is the focal length.

Il est efficace que, pour la focalisation en un segment de droite, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame de transmission telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression Z(u,v) t (ucos9,v) 1} m m A- ncosg'-cosO o Z(u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et I'axe OU  It is effective that, for focusing in a line segment, the optical phase shift element is in the form of a transmission blade such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression Z (u, v) t (ucos9, v) 1} mm A-ncosg'-cosO o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR

étant de sens opposé à la projection du rayonnement mono-  being in the opposite direction to the projection of mono-

chromatique à focaliser sur le plan OUV, 9 est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ,  chromatic to be focused on the plane OUV, 9 is the angle between the monochromatic radiation to focus and the axis OZ,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, m = 1,2,3,...,M, n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, 9'= arc sin (sin 9/n) T (u,v) est une fonction satisfaisant à la relation: 2 2 L; _ u -v  chromatic to focus, m = 1,2,3, ..., M, n is the index of refraction of the transmission blade, 9 '= arc sin (sin 9 / n) T (u, v) is a function satisfying the relation: 2 2 L; _ u -v

26'2-26'2-

( <u,v)=argmin( exp((<u, v) = argmin (exp (

2 2 22 2 2

u + v2 R f2 +(u +otcost-u) 2+(vo +tsinK-V))dudvI2 -I(t)) dt), O d est l'angle entre le segment de droite et un axe situé dans le plan OUZ et faisant un angle 2- 9 avec l'axe OZ, I (t) est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, t est le paramètre normal sur le segment de droite. 0 < t < L, L est la longueur du segment de droite, L J 0; (uo, vo) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du segment de droite sur la plan OUV, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser, CY est le paramètre de distribution gaussienne d'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  u + v2 R f2 + (u + otcost-u) 2+ (vo + tsinK-V)) dudvI2 -I (t)) dt), where d is the angle between the line segment and an axis located in the plane OUZ and making an angle 2-9 with the axis OZ, I (t) is the intensity of the focused monochromatic radiation, t is the normal parameter on the line segment. 0 <t <L, L is the length of the line segment, L J 0; (uo, vo) are the coordinates of the projection of the end of the line segment on the plane OUV, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus, CY is the Gaussian radiation intensity distribution parameter monochromatic to focus,

f est la distance focale.f is the focal length.

Il est avantageux que, pour la focalisation en un segment de droite se trouvant sur l'axe optique de l'élément optique de déphasage, ce dernier se présente sous forme d'une lame à réflexion telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression r Z(u,v) = >2 Z(,v =Vl f2(Z(p)2- m J2 o Z (u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, m = 1,2,3,...,M,  It is advantageous for the focusing in a line segment located on the optical axis of the optical phase shift element, the latter is in the form of a reflection plate such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression r Z (u, v) => 2 Z (, v = Vl f2 (Z (p) 2- m J2 o Z (u, v) is the height of the relief at point (u, v) of the optical phase shift element disposed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, m = 1,2,3, ..., M,

X est la longueur d'onde du rayonnement mono-  X is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, r2 = u + v Z (f) est la fonction définie par la relation j, '7 2 TrQJ(r)dr= I(t)dt, 0 f I(t) est la répartition d'intensité du rayonnement monochromatique focalisé le long d'un segment de droite situé sur l'axe OZ, t est le paramètre normal sur le segment de droite, f < t < f + L, f est la distance focale, 3(r) est l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  chromatic to focus, r2 = u + v Z (f) is the function defined by the relation j, '7 2 TrQJ (r) dr = I (t) dt, 0 f I (t) is the intensity distribution of the focused monochromatic radiation along a line segment located on the OZ axis, t is the normal parameter on the line segment, f <t <f + L, f is the focal length, 3 (r) is the intensity of the monochromatic radiation to focus,

L est la longueur du segment de droite.  L is the length of the line segment.

Il est rationnel que, pour la focalisation en un ensemble de segments coplanaires, l'élément optique de  It is rational that, for focusing into a set of coplanar segments, the optical element of

déphasage se présente sous forme d'une lame à réflexion -  phase shift is in the form of a reflection plate -

telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression Z(u,v) = t- Pj(ucosg,v) m ?2 mX ?ç 2cosg pour (u cos 0, v) 6 Gj, (j=1,2,...,N), o Z(u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU,  such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression Z (u, v) = t- Pj (ucosg, v) m? 2 mX? ç 2cosg for (u cos 0, v ) Gj, (j = 1,2, ..., N), where Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the phase shift optical element disposed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR,

de sens opposé à la projection du rayonnement monochroma-  opposite to the projection of monochromatic radiation

tique à focaliser sur le plan OUV, N est le nombre de segments,  to focus on the plane OUV, N is the number of segments,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, g est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ, m = 1,2,3,...,M, Gj(j = 1,...,N) est la région dans le plan OUV o se situent des points (u,v) tels que Sjaretg2 (u,v) C Cj+l ' arctg2(u,v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u,v), O =O,Oj+1 = "j + + 21V-Lj/L (j = 1,2,...,N), L est la longueur du j-ème segment de droite, L est la longueur totale de l'ensemble des  chromatic to focus, g is the angle between the monochromatic radiation to focus and the axis OZ, m = 1,2,3, ..., M, Gj (j = 1, ..., N) is the region in the plane OUV where are points (u, v) such that Sjaretg2 (u, v) C Cj + the arctg2 (u, v) is the angle between the axis OR and the radius vector of the point (u, v) , v), O = O, Oj + 1 = "j + + 21V-Lj / L (j = 1,2, ..., N), L is the length of the j-th straight segment, L is the total length of all

segments de droite -right segments -

(L = L L.),(L = L L.),

Yj (u,v) est une fonction satisfaisant à la relation:  Yj (u, v) is a function satisfying the relation:

L U -VL U -V

41 - -6 r2..41 - -6 r2 ..

j(u,v)argmin( | e exp((r (j(u,v)+ j 0 G  j (u, v) argmin (| e exp ((r (j (u, v) + j 0 G

+5 J+5 J

+ f 2+(u +t cos" u)2+(vj+tjein cj-v)2)dudv 2_ 2I)2dt), o Vj est l'angle entre le j-ème segment de droite et l'axe OU, f est la distance focale, (uj,v.) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du j-ème segment de droite sur le plan OUV, t. est le paramètre sur le j-ème segment de droite, 0 tj < Lj, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, est le paramètre de la distribution gaussienne  + f 2+ (u + t cos "u) 2+ (vj + tjein cj-v) 2) dudv 2_ 2I) 2dt), where Vj is the angle between the jth segment of the line and the axis OR , f is the focal length, (uj, v.) are the coordinates of the projection of the end of the j-th straight segment on the plane OUV, t is the parameter on the j-th straight segment, 0 tj <Lj, I is the intensity of the focused monochromatic radiation, is the parameter of the Gaussian distribution

de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser.  the intensity of the monochromatic radiation to focus.

I1 est avantageux que, pour la focalisation en un ensemble de segments coplanaires, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame à transmission telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression: Z(u,v).(ucos9,v) 1 m L uJos mX ncosg'-cosg pour (u cos 9,v) E Gj, (j = 1,2,...,N), o Z (u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU,  It is advantageous that, for focusing into a set of coplanar segments, the optical phase shift element is in the form of a transmission plate such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the Expression: Z (u, v). (ucos9, v) 1 m L uJos mX ncosg'-cosg for (u cos 9, v) E Gj, (j = 1,2, ..., N), o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR,

de sens opposé à la projection du rayonnement mono-  opposite to the projection of the mono-

chromatique à focaliser sur le plan OUV, N est le nombre de segments de droite, O est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ,  chromatic to be focused on the plane OUV, N is the number of line segments, O is the angle between the monochromatic radiation to be focused and the axis OZ,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, m = 1,2,3,...,M, O'= arcsin (sin g/n) n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, G. est la région dans le plan OUV o se situent J des points (u,v) tels que oQj Q.arctg2 (u,v)< dlj+1 arctg2(u,v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u,v), a1 = 0, Q j+=j+2 Lj/L (j=1,2,...,N), L.est la longueur du j-ème segment de droite, L est la longueur totale de l'ensemble des segments de droite  chromatic to focus, m = 1,2,3, ..., M, O '= arcsin (sin g / n) n is the index of refraction of the transmission blade, G. is the region in the plane OUV o are points (u, v) such that oQj Q.arctg2 (u, v) <dlj + 1 arctg2 (u, v) is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v), a1 = 0, Qj + = j + 2 Lj / L (j = 1,2, ..., N), L. is the length of the jth segment of the line, L is the total length of the set of straight segments

(L= L.),(L = L.),

j Oj(u,v) est la fonction satisfaisant à la j relation: 2 2 1(u,v) =argmin((L e exp(2Ti( (u,v)+ f / + Vf2+(uj+tjcos <j-u)2+(vj+tjsin Xj-v)2) )dudv 2-I)2dt), o új est l'angle entre le j-ème segment de l'ensemble de segments et l'axe OU, f est la distance focale, (uj, vj) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du j-ème segment sur le plan OUV, t. est le paramètre sur le j-ème segment, 0 tj < Lj, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, & est le paramètre de la distribution gaussienne  j Oj (u, v) is the function satisfying the j relation: 2 2 1 (u, v) = argmin ((L e exp (2Ti ((u, v) + f / + Vf2 + (uj + tjcos <ju ) 2+ (vj + tjsin Xj-v) 2)) dudv 2-I) 2dt), where j is the angle between the j-th segment of the set of segments and the OR axis, f is the distance focal, (uj, vj) are the coordinates of the projection of the end of the j-th segment on the plane OUV, t. is the parameter on the j-th segment, 0 tj <Lj, I is the intensity of the focused monochromatic radiation, & is the parameter of the Gaussian distribution

d'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser.  intensity of monochromatic radiation to focus.

Il est utile que, pour la focalisation en un ensemble de points, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame de phase, à réflexion telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression: Z(u,v).: usn2 Z(uv) tt l/f2+(u.)2+(v+vj) 2usin3Lj m mA2cosg pour < r  It is useful that, for focusing in a set of points, the phase shift optical element is in the form of a phase plate, with a reflection such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary. according to the expression: Z (u, v): usn2 Z (uv) tt l / f2 + (u.) 2+ (v + vj) 2usin3Lj m mA2cosg for <r

pour 2 (j-1), arctg2(ucoso,v) 2lj-for 2 (j-1), arctg2 (ucoso, v) 2lj-

N NN N

(j = 1,2,...,N) o Z(u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser sur le plan OUV, et l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, N est le nombre de points appartenant à l'ensemble des points, arctg2(u,v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u,v), (u., v.) sont les coordonnées de la projection du j-ème point de l'ensemble des points sur le plan OUV, f. est la distance du j-ème point de l'ensemble J des points au plan OUV,  (j = 1,2, ..., N) where Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the phase shift optical element disposed in the plane OUV, the axis OZ being in opposite sense to the projection of the monochromatic radiation to be focused on the plane OUV, and the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, N is the number of points belonging to the set of points, arctg2 (u, v) is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v), (u, v.) are the coordinates of the projection of the j-th point of the set of points on the plane OUV, f. is the distance from the j-th point of the set J of the points to the plane OUV,

X_ est la longueur d'onde du rayonnement mono-  X_ is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser,chromatic to focus,

9 est l'angle entre le rayonnement mono-  9 is the angle between the mono-

chromatique à focaliser et l'axe OZ, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser,  chromatic to focus and the axis OZ, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus,

m = 1,2,3,...,M.m = 1,2,3, ..., M.

Il est efficace que, pour la focalisation en un rectangle, l'élément optique de déphasage se présente sous forme d'une lame à réflexion telle que la hauteur du relief dans chacune de ses zones et la forme des zones varient suivant l'expression: Z(u,v): {-t(ucosg,v) m t Zcosg o Z(u,v) est la hauteur du relief au point (u,v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser sur le plan OUV,  It is effective that, for focusing in a rectangle, the optical phase shift element is in the form of a reflection plate such that the height of the relief in each of its zones and the shape of the zones vary according to the expression: Z (u, v): {t (ucosg, v) mt Zcosg o Z (u, v) is the height of the relief at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, l OZ axis being perpendicular to the plane OUV, and the OR axis being opposite direction to the projection of the monochromatic radiation to be focused on the plane OUV,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser, 9 est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser et l'axe OZ, m = 1,2,3,...,M, (u,v) est la fonction définie par l'expression 4 (u,v)=argmin(5f( /1 J(u,v) exp(2îtri (% (u,v)+ U2 +v2 R2 + i f2+(x+u)2+(y-v)2))dudv\2 _I)2 dxdy), o J(u,v) est la répartition de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, x,y sont les coordonnées dans le plan Z=f, F est la région dans le plan OXY occupée par le rectangle; f est la distance focale, R est le rayon de la section transversale du  chromatic to focus, 9 is the angle between the monochromatic radiation to be focused and the axis OZ, m = 1,2,3, ..., M, (u, v) is the function defined by the expression 4 ( u, v) = argmin (5f (/ 1 J (u, v) exp (2tri (% (u, v) + U2 + v2 R2 + i f2 + (x + u) 2+ (yv) 2)) dud \ 2 (I) 2 dxdy), where J (u, v) is the distribution of the intensity of the monochromatic radiation to focus, I is the intensity of the focused monochromatic radiation, x, y are the coordinates in the plane Z = f, F is the region in the OXY plane occupied by the rectangle; f is the focal length, R is the radius of the cross-section of the

rayonnement monochromatique à focaliser.  monochromatic radiation to focus.

Dans ce qui suit on décrira, à titre d'exemples spécifiques et non limitatifs, quelques modes de réalisation particuliers de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue générale d'une  In the following will be described, by way of specific and nonlimiting examples, some particular embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 represents a general view of a

lame de phase à réflexion qui reçoit un rayonnement mono-  reflective phase plate that receives mono-

chromatique focalisé en une courbe plane, selon l'invention; - la figure 2 est une vue générale de la lame de la figure 1 (coupe transversale), selon l'invention; - la figure 3 montre les limites des zones sur une lame à réflexion en cas de focalisation en un arc de cercle, selon l'invention; la figure 4 montre une région de focalisation sous forme d'un arc de cercle, selon l'invention; - la figure 5 montre les limites des zones sur une lame comme sur la figure 3, en cas de focalisation en arcs de cercle conjugués, selon l'invention, - la figure 6 montre une région de focalisation sous forme d'arcs de cercle conjugués, selon l'invention; la figure 7 montre les limites des zones sur une lare à réflexion en cas de focalisation en un segment de droite avec une répartition uniforme de l'intensité du rayonnement focalisé, selon l'invention; - la figure 8 montre une région de focalisation sous forme d'un segment de droite à répartition uniforme de l'intensité du rayonnement focalisé, selon l'invention; - la figure 9 est une vue similaire à la figure 7, mais en cas de focalisation en un segment avec répartition non uniforme de l'intensité du rayonnement focalisé, selon l'invention; - la figure 10 montre une région de focalisation sous forme d'un segment de droite à répartition non uniforme de l'intensité du rayonnement focalisé selon l'invention; - la figure 11 montre les limites des zones sur une lame à réflexion en cas de focalisation en un ensemble de segments de droite formant la lettre "T", selon l'invention; - la figure 12 montre une région de focalisation sous forme d'une lettre "T" constituée de segments de droite, selon l'invention; - la figure 13 est une vue similaire à la figure l, mais en cas de focalisation en un ensemble de segments de droite formant le chiffre 4, selon l'invention; - la figure 14 montre une région de focalisation en un ensemble de segments de droite formant le chiffre"4", selon l'invention; - la figure 15 montre les limites des zones sur une lame à réflexion en cas de focalisation en un sensmble de points formant la lettre "0", selon l'invention; - la figure 16 montre une région de focalisation en forme de "0" constituée de points, selon l'invention; la figure 17 est une vue similaire à la figure 15, mais en cas de focalisation en un ensemble de points formant le chiffre "4", selon l'invention; - la figure 18 montre une région de focalisation en un ensemble de points formant le chiffre "4", selon l'invention; - la figure 19 montre les limites des zones sur une lame à réflexion en cas de focalisation en un rectangle, selon l'invention; - la figure 20 montre une région de focalisation  chromatic focusing in a flat curve, according to the invention; - Figure 2 is a general view of the blade of Figure 1 (cross section), according to the invention; FIG. 3 shows the limits of the zones on a reflecting plate in the case of focusing in an arc of a circle, according to the invention; FIG. 4 shows a focusing region in the form of a circular arc, according to the invention; FIG. 5 shows the limits of the zones on a slide as in FIG. 3, in the case of focusing in conjugated circular arcs, according to the invention; FIG. 6 shows a focusing region in the form of conjugated circular arcs; according to the invention; FIG. 7 shows the boundaries of the zones on a reflecting lare in the case of focusing in a line segment with a uniform distribution of the intensity of the focused radiation, according to the invention; FIG. 8 shows a focusing region in the form of a linear segment with a uniform distribution of the intensity of the focused radiation, according to the invention; - Figure 9 is a view similar to Figure 7, but in case of focusing in a segment with non-uniform distribution of the intensity of the focused radiation, according to the invention; FIG. 10 shows a focusing region in the form of a line segment with non-uniform distribution of the intensity of the focused radiation according to the invention; FIG. 11 shows the limits of the zones on a reflection plate in the case of focusing in a set of line segments forming the letter "T", according to the invention; FIG. 12 shows a focusing region in the form of a letter "T" consisting of line segments, according to the invention; FIG. 13 is a view similar to FIG. 1, but in the case of focusing in a set of line segments forming the number 4, according to the invention; FIG. 14 shows a focusing region in a set of line segments forming the number "4", according to the invention; FIG. 15 shows the limits of the zones on a reflection plate in the case of focusing in a sense of points forming the letter "0", according to the invention; FIG. 16 shows a focus area in the form of "0" consisting of dots, according to the invention; Figure 17 is a view similar to Figure 15, but in the case of focusing into a set of points forming the number "4", according to the invention; FIG. 18 shows a focusing region in a set of points forming the number "4", according to the invention; FIG. 19 shows the limits of the zones on a reflection plate in the case of focusing in a rectangle, according to the invention; FIG. 20 shows a focusing region

en forme de rectangle, selon l'invention.  rectangle-shaped, according to the invention.

Le procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique et l'élément optique de déphasage pour sa mise en oeuvre permettent de focaliser le rayonnement en une courbe de forme donnée et en une figure plane de manière à obtenir la répartition d'intensité requise le long de la courbe et sur l'aire de la figure plane et la concentration complète de l'énergie quelle que soit l'incidence du rayonnement à focaliser sur l'élément optique.  The method of focusing a monochromatic radiation and the optical phase shift element for its implementation make it possible to focus the radiation in a given shape curve and in a plane figure so as to obtain the required intensity distribution along the the curve and the area of the planar figure and the complete concentration of the energy whatever the incidence of the radiation to focus on the optical element.

Le procédé de focalisation d'un rayonnement mono-  The process of focusing a mono-

chromatique consiste en ce qu'on réalise la modulation de phase du front d'onde du rayonnement monochromatique en fonction de la phase et de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser et de la répartition de l'intensité dans la région de focalisation en établissant une corrélation entre les points du front d'onde à focaliser et ceux de la région de focalisation de façon à faire correspondre à chaque point du front d'onde à  in chromatic mode, the phase modulation of the wavefront of the monochromatic radiation is performed as a function of the phase and intensity of the monochromatic radiation to be focused and the distribution of the intensity in the focusing region by establishing a correlation between the points of the wavefront to focus and those of the focusing region so as to match each point of the wavefront to

focaliser un point de la région de focalisation.  focus a point in the focus region.

L'élément optique de déphasage de la région de focalisation d'un rayonnement monochromatique mettant en oeuvre ledit procédé de focalisation se présente sous forme d'une lame à réflexion ou à transmission comportant sur l'une de ses surfaces des zones dont chacune représente un relief continu, la hauteur dudit relief et la forme des zones variant conformément à la phase et à l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser, ainsi qu'à la répartition à obtenir de l'intensité du rayonnement  The phase shift optical element of the focusing region of a monochromatic radiation embodying said focusing method is in the form of a reflection or transmission plate comprising, on one of its surfaces, zones each of which represents a continuous relief, the height of said relief and the shape of the zones varying in accordance with the phase and the intensity of the monochromatic radiation to be focused, as well as the distribution to be obtained from the intensity of the radiation

focalisé dans la région de focalisation.  focused in the focusing region.

La figure 1 représente une lame de réflexion 1 focalisant un rayonnement monochromatique 2 sur la région  FIG. 1 represents a reflection plate 1 focusing a monochromatic radiation 2 on the region

de focalisation requise 3.focus required 3.

Comme l'élément optique de déphasage ne transforme que l'iconale du rayonnement, les caractéristiques d'un tel élément se déterminent à partir de l'iconale du rayonnement monochromatique à focaliser et de l'iconale du rayonnement focalisé, c'est-à-dire du rayonnement ayant  Since the phase shift optical element only transforms the iconale of the radiation, the characteristics of such an element are determined from the iconale of the monochromatic radiation to focus and the iconale of the focused radiation, that is to say -say of radiation having

la répartition d'intensité requise.  the required intensity distribution.

Soit i 0 (u,v,Z) l'iconale du rayonnement reçu par un élément placé dans le plan Z = O, et $1 (u,v,Z), l'iconale du rayonnement à répartition d'intensité requise; u, v sont les coordonnées dans le plan de l'élément optique,  Let i 0 (u, v, Z) be the iconale of the radiation received by an element placed in the plane Z = 0, and $ 1 (u, v, Z), the iconale of the radiation with the required intensity distribution; u, v are the coordinates in the plane of the optical element,

l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV.  the axis OZ being perpendicular to the plane OUV.

L'équation de la surface de miroir Z = Z(u,v) transformant le champ à iconale jO(u,v,Z) en un champ à iconale l(u,v,Z) prend la forme 0o(u,v,Z) - /l(u,v,Z) = valeur constante("const")  The equation of the mirror surface Z = Z (u, v) transforming the field to iconal jO (u, v, Z) into a field with iconale l (u, v, Z) takes the form 0o (u, v , Z) - / l (u, v, Z) = constant value ("const")

(1)(1)

Dans le cas des éléments optiques à hauteur du relief, il suffit de connaître la valeur des iconales autour du plan Z=0. En cas d'incidence normale sur l'élément optique de déphasage et d'une réflexion proche de la normale, on a 0o(u,v,Z) = b(u,v) - Z, l(u,v,Z) = 'P(u,v) + Z, l'axe OZ étant dirigé en sens contraire de la radiation incidente; b(u,v) = zo(U,V, o), t(01(u,v) = l(,v,o). L'équation (1) fournit l'équation de la surface de miroir requise: /-(u,v) - b(u,v) (2) Z(u,v) = 2 + const. (2)  In the case of optical elements at the height of the relief, it is sufficient to know the value of the iconales around the plane Z = 0. In the case of a normal incidence on the phase shift optical element and a reflection close to the normal, we have 0o (u, v, Z) = b (u, v) - Z, l (u, v, Z ) = P (u, v) + Z, the OZ axis being directed in the opposite direction of the incident radiation; b (u, v) = zo (U, V, o), t (01 (u, v) = l (, v, o) Equation (1) provides the equation of the required mirror area: / - (u, v) - b (u, v) (2) Z (u, v) = 2 + const (2)

22

o Z(u,v) est la hauteur du miroir au-point (u,v).  o Z (u, v) is the height of the mirror at-point (u, v).

L'équation (2) décrit une surface de miroir lisse permettant la transformation des iconales. Avec le rayonnement monochromatique d'une longueur d'onde, 1'iconale est connue à des multiples de L- près. Aussi, par le jeu de la const., c'est-à-dire en choisissant différemment les valeurs de const. (multiples de _) en différents points du plan OUV, on obtient la hauteur Z(u,v) du relief et la forme des zones de la lame de réflexion 1: (Zy(u,v) - b(uv) mA Z(u,v)_z_ _- m)b}v 2 (3) o {A est la partie fractionnaire du nombre A, m est le paramètre entier qui définit la hauteur maximale du relief de la lame de réflexion 1. Pour de faibles valeurs de m, la valeur maximale du relief est égale à m, et pour des m suffisamment grands on a un miroir lisse, c'est-à-dire que l'équation (3)  Equation (2) describes a smooth mirror surface for the transformation of the iconals. With the monochromatic radiation of a wavelength, the conventional is known in multiples of L-nearly. Also, by the game of the const, that is to say by choosing differently the values of const. (multiples of _) in different points of the plane OUV, one obtains the height Z (u, v) of the relief and the shape of the zones of the reflection plate 1: (Zy (u, v) - b (uv) mA Z (u, v) _z_ _- m) b} v 2 (3) o {A is the fractional part of the number A, m is the integer parameter that defines the maximum height of the relief of the reflection plate 1. For weak values of m, the maximum value of the relief is equal to m, and for sufficiently large m we have a smooth mirror, that is to say that equation (3)

décrit la même surface que l'équation (2).  describes the same surface as equation (2).

Les limites 4 des zones 5 (figure 2) déterminant la forme des zones 5 dans le plan OUV sont définies par la relation (uv) - b(u,v) t _ 5= 0 (4) m (s L'équation (3) décrit un relief lisse 6 dans chaque zone 5 permettant une focalisation précise du rayonnement monochromatique sur une région de focalisation déterminée. Dans le cas d'une lame de transmission, les limites 4 des zones 5 ont la même forme que dans celui de  The boundaries 4 of the zones 5 (FIG. 2) determining the shape of the zones 5 in the plane OUV are defined by the relation (uv) - b (u, v) t_5 = 0 (4) m (s The equation ( 3) describes a smooth relief 6 in each zone 5 allowing precise focusing of the monochromatic radiation on a determined focusing region.In the case of a transmission blade, the boundaries 4 of the zones 5 have the same shape as in that of

la lame à réflexion 1.the reflection slide 1.

Lesdites lames à réflexion (à transmission) 1 focalisent le rayonnement monochromatique en incidence normale comme en incidence oblique sur la plaque 1. La hauteur du relief 6 est déterminée alors de la façon suivante. En assumant que le rayonnement incident fait un angle g avec l'axe OZ et que l'axe OU est de sens opposé à la projection du rayon incident sur le plan OUV, l'iconale 0 (u,v,Z) = b(u,v) -Zcosg du champ réfléchi devient alors: 91(u,v,Z)= f (u,v) + ZcosO (5) L'équation de la surface de miroir lisse prend la forme Z(u,v) = - 'P(u,v) - b(u, v) (6) 2 cosg Dans ce cas, la hauteur du relief et la forme des zones de la lame de réflexion 1 ont la forme: Z(uv): {_ (u, v) - b(u,v)j m L Z(uV = 1 m;L 2 cos7 Pour de faibles valeurs de m, la valeur maximale du relief. constitue m, pour des 2 cos g valeurs de m suffisamment grandes, la surface définie par l'équation (7) coïncide avec celle donnée par l'équation (6) D'une manière analogue, on peut démontrer que, pour une lame à transmission, la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 varient suivant l'expression: Z (uv (u, v) - b(u, v) m - (8) Z (u' v) =(u v) m X - n cosg' - cosg o n est l'indice de la lame g' arcsin (sin g/n) (9)  Said reflection (transmission) blades 1 focus the monochromatic radiation in normal incidence as in oblique incidence on the plate 1. The height of the relief 6 is then determined in the following manner. Assuming that the incident radiation is at an angle g with the axis OZ and that the axis OR is opposite to the projection of the incident ray on the plane OUV, the iconale 0 (u, v, Z) = b ( u, v) -Zcosg of the reflected field then becomes: 91 (u, v, Z) = f (u, v) + ZcosO (5) The equation of the smooth mirror surface takes the form Z (u, v) = - 'P (u, v) - b (u, v) (6) 2 cosg In this case, the height of the relief and the shape of the zones of the reflection plate 1 have the form: Z (uv): { _ (u, v) - b (u, v) jm LZ (uV = 1 m; L 2 cos7 For low values of m, the maximum value of the relief is m, for 2 cos g values of m sufficiently large the area defined by equation (7) coincides with that given by equation (6). Similarly, it can be shown that, for a transmission blade, the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 vary according to the expression: Z (uv (u, v) - b (u, v) m - (8) Z (u 'v) = (uv) m X - n cosg' - cosg on is the index of the blade arcsin (sin g / n) (9)

23 258585423 2585854

De cette façon, lesdites lames de phase à réflexion et à transmission réalisent la transformation désirée de l'iconale. L'iconale -0(u,v,Z) du rayonnement à focaliser étant connue, il reste à trouver l'iconale l(u,v, Z); de plus, il suffit de trouver la fonction (u,v) = l(u,v,Z). Il est nécessaire à cet effet d'examiner la région de focalisation et la répartition de l'intensité dans cette région. Il est à noter que la région de focalisation peut être partagée de façon que chaque partie ait sa répartition d'intensité. Dans ce cas, la lame se divise en autant de parties que la région de focalisation et chaque partie de la lame envoie le rayonnement vers la partie respective de la région de  In this way, said reflection and transmission phase blades realize the desired transformation of the iconale. The iconale -0 (u, v, Z) of the radiation to focus being known, it remains to find the iconale l (u, v, Z); moreover, it suffices to find the function (u, v) = l (u, v, Z). For this purpose, it is necessary to examine the region of focus and the distribution of intensity in this region. It should be noted that the focusing region can be divided so that each part has its intensity distribution. In this case, the blade splits into as many portions as the focusing region and each portion of the blade sends the radiation to the respective portion of the region of

focalisation. Les parties de la lame se calculent indépen-  focusing. The parts of the blade are calculated independently

damment l'une de l'autre. Aussi peut-on considérer, sans rien ôter à la généralité, que la région de focalisation  with each other. Therefore, without overlooking the generality, we can consider only the region of focus

forme un tout.form a whole.

Il est important de noter que le calcul de la fonction t (u,v) (de l'iconale) pour l'incidence normale est valable pour l'incidence oblique si la focalisation s'effectue en une même courbe ou dans une  It is important to note that the computation of the function t (u, v) (of the iconale) for the normal incidence is valid for the oblique incidence if the focusing is carried out in the same curve or in a

même région, mais est disposée dans le plan Z' = f.  same region, but is arranged in the plane Z '= f.

Dans ce cas, la fonction < (u,v) est donnée par la relation: f (u,v) = o9(u cosO, v) - u sing (10) permettant par la suite de traiter d'abord le cas de l'incidence normale et ensuite de l'incidence oblique; l'équation (10), associée aux équations (7) et (8), permet de calculer la forme de la surface d'une lame à réflexion ou à transmission en incidence oblique si la solution pour l'incidence normale est connue. En incidence normale, le plan focal est parallèle à la lame. En incidence oblique, lorsque le rayon incident fait un angle g avec l'axe OZ et que l'axe OU est en sens contraire de la projection du rayon incident sur le plan OUV, le plan focal est constitué par le plan Z'=f, o l'axe OZ' fait un angle g avec l'axe OZ, et l'axe OU',  In this case, the function <(u, v) is given by the relation: f (u, v) = o9 (u cosO, v) - u sing (10) allowing to treat first the case of normal incidence and then oblique incidence; equation (10), associated with equations (7) and (8), makes it possible to calculate the shape of the surface of an oblique incidence reflection or transmission plate if the solution for normal incidence is known. In normal incidence, the focal plane is parallel to the blade. In oblique incidence, when the incident ray makes an angle g with the axis OZ and the axis OR is in the opposite direction of the projection of the incident ray on the plane OUV, the focal plane is constituted by the plane Z '= f , where the axis OZ 'makes an angle g with the axis OZ, and the axis OR',

un angle g avec l'axe OU.an angle g with the OR axis.

Dans le cas d'un rayonnement à focaliser à front d'onde plan tel que b(u, v) = -u sing, les équations (7) et (10) permettent de trouver la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 d'une lame à réflexion pour un angle d'incidence 9: Z (u,v) = (u cos9,v m m A 2 cosg (11) et les équations (8) et (lO), la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 d'une lame à transmission; Z(u,v) = (u cosg, v) m X (12) m A n cosg' - cos9 o 0(u,v) est l'iconale du champ réfléchi, calculé en incidence normale ou rayonnement à focaliser sur l'élément optique.Plus bas on recherchera 'P(u,v) en  In the case of a plane wavelength focusing radiation such that b (u, v) = -u sing, equations (7) and (10) make it possible to find the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of a reflection plate for an angle of incidence 9: Z (u, v) = (u cos9, vmm A 2 cosg (11) and equations (8) and (10), the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of a transmission plate Z (u, v) = (u cosg, v) m X (12) m A n cosg '- cos9 o 0 (u, v) is the iconale of the field reflected, calculated in normal incidence or radiation to focus on the optical element.Lower we search 'P (u, v) in

incidence normale, et les expressions (11) ou (12) per-  normal incidence, and the expressions (11) or (12)

mettent de trouver la hauteur du relief en incidence oblique. Pour calculer la fonction Y(u,v) on fait appel à l'intégrale scalaire de Kirchhoff: |1 J (uv)exp(? < (u,v) +  find the height of the relief in oblique incidence. To calculate the function Y (u, v) we use the scalar integral of Kirchhoff: | 1 J (uv) exp (? <(U, v) +

I _ '- 'I _ '-'

(13) u2+ v24 R2 u 2 d u dv +. Z+(x-u) +(y-v)2))dudv =I(x,y,z), o J(u,v) est la répartition de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser,  (13) u2 + v24 R2 u 2 d u dv +. Z + (x-u) + (y-v) 2)) dudv = I (x, y, z), where J (u, v) is the distribution of the intensity of the monochromatic radiation to be focused,

I (x,y,Z) est l'intensité du rayonnement mono-  I (x, y, Z) is the intensity of the mono-

chromatique focalisé, R est le rayon de la section transversale du  focused chromatic, R is the radius of the cross section of the

rayonnement monochromatique à focaliser,.  monochromatic radiation to focus ,.

f est la distance focale.f is the focal length.

En adoptant diverses variantes de l'expression (13) on peut trouver Y (u, v) pour un certain nombre de régions de focalisation spécifiques et les répartitions de l'intensité dans celles-ci. Dans le cas d'une répartition gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser, c'est-à-dire lorsque J(u, v)--v e24jú (o o' est le paramètre de la répartition gaussienne de l'intensité, au lieu de l'expression (13), on a: u2+v2 j 1 5 2 2 texp(2lY ('t(u,v) + u2+v2 2 R2 (14) + VZ +(x-u) +(yv)L))dudvt =I(x,y,z) On va examiner la focalisation en une courbe plane à répartition d'intensité uniforme définie de la manière suivante: x = xo(t) , y = yO(t), Z: f, 0<ôt L (15) o L est la longueur de la courbe focale, L / O, f est la distance focale, x,y sont les coordonnées dans le plan Z = f, l'axe x est parallèle à l'axe OU et l'axe 0Y est parallèle à l'axe OV,  By adopting various variants of the expression (13) one can find Y (u, v) for a number of specific focusing regions and the intensity distributions therein. In the case of a Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to focus, that is to say when J (u, v) - v e24ju (oo 'is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity instead of the expression (13), we have: u2 + v2 j 1 5 2 2 texp (2lY ('t (u, v) + u2 + v2 2 R2 (14) + VZ + (xu) + ( yv) L)) dudvt = I (x, y, z) We will examine the focus in a plane curve with a uniform intensity distribution defined as follows: x = xo (t), y = yO (t), Z: f, 0 <Δ L (15) where L is the length of the focal curve, L / O, f is the focal length, x, y are the coordinates in the plane Z = f, the x axis is parallel to the OR axis and the 0Y axis is parallel to the OV axis,

t est le paramètre normal sur la courbe plane.  t is the normal parameter on the plane curve.

L'expression (14) permet de trouver l'intensité en un point sur une courbe plane de coordonnées (xo(t), YO(t), f) à partir de l'expression: 2 2 u +v Se2612 exp( i u V u2+2 R2 o 1fi 261expé2 (ô (u,v) + u2 +v2 R2 (16) +V f2+(x (t)-u)2 +(y(t)-v)2))dudv /2=I(t)  The expression (14) makes it possible to find the intensity at a point on a plane curve of coordinates (xo (t), Y0 (t), f) starting from the expression: 2 2 u + v Se2612 exp (iu V u2 + 2 R2 o 1fi 261exp2 (δ (u, v) + u2 + v2 R2 (16) + V f2 + (x (t) -u) 2 + (y (t) -v) 2)) dudv / 2 = I (t)

o I(t) est l'intensité de la radiation mono-  o I (t) is the intensity of the single radiation

chromatique focalisée. Pour une répartition donnée uniforme  focused chromatic. For a uniform distribution

de l'intensité du rayonnement focalisé I(t) = I = const.  the intensity of the focused radiation I (t) = I = const.

(la valeur de I est donnée par la loi de conservation de l'énergie), la fonction t (u, v) peut être tirée de la relation: i J(ll 26z 2Wi tf(u,v) =argmin(3( | exp(2 i(\ (u, v) + u2+v2 4 R2 (17) + f+(Xo(t)-u) +(Yo(t)-v)) dudv -I) dt) Les relations (11) et (17) permettent de trouver la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 pour une lame à réflexion>et les relations (12) et (17), pour une  (the value of I is given by the law of conservation of the energy), the function t (u, v) can be drawn from the relation: i J (11 26z 2Wi tf (u, v) = argmin (3 ( | exp (2 i (\ (u, v) + u2 + v2 4 R2 (17) + f + (Xo (t) -u) + (Yo (t) -v)) dudv -I) dt) Relationships ( 11) and (17) make it possible to find the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 for a reflection plate> and the relations (12) and (17) for a

lame à transmission.transmission blade.

Sur la figure 3, sont représentées schématiquement les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un arc de cercle 7 (figure 4), et la figure 5, les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas  FIG. 3 schematically shows the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection (transmission) plate 1 in the case of focusing in an arc 7 (FIG. 4), and FIG. on the reflection plate (transmission) 1 in case

de focalisation en arcs conjugués 8 (figure 6).  focus in conjugated arcs 8 (Figure 6).

Examinons la focalisation en un segment de droite avec la répartition requise de l'intensité I(t) du rayonnement focalisé le long du segment. Considérons un segment de droite placé dans le plan Z=f et formant un angle D< avec l'axe OU. La valeur de t, paramètre normal sur le segment, varie entre 0 et L, o L-est la longueur du segment de droite. L'expression (14) permet de trouver la relation vérifiée par la fonction T (u, v) en cas de focalisation en un segment de droite:  Let's examine the focus in a line segment with the required distribution of the intensity I (t) of the focused radiation along the segment. Consider a line segment in the plane Z = f and forming an angle D <with the axis OR. The value of t, the normal parameter on the segment, varies between 0 and L, where L-is the length of the line segment. The expression (14) makes it possible to find the relation verified by the function T (u, v) in case of focusing in a line segment:

L +VL + V

(u,v)=argmin( e exp( (2n ?(uv) u2 +v2 R2 (18) 2 2 2))dd122 2 + f +(uo+ tcos_ -u)+(v +tsino(-v)))dudv _I(t)) dt o (u0, v) sont les coordonnées de la projection  (u, v) = argmin (e exp ((2n? (uv) u2 + v2 R2 (18) 2 2 2)) dd122 2 + f + (uo + tcos -u) + (v + tsino (-v)) ) dudv _I (t)) dt o (u0, v) are the coordinates of the projection

de l'extrémité du segment de droite sur le plan OUV.  from the end of the line segment on the OUV plane.

Les relationd (11) et (18) permettent de trouver la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 en cas d'une lame à réflexion, et les relations (12) et (18), en cas  Relationships (11) and (18) make it possible to find the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 in the case of a reflection plate, and the relations (12) and (18), in case

d'une lame à transmission.a transmission blade.

Par exemple, l'expression Z(u,v) = - 0,09375 u2 + 0,125 v2 - (0,4872 u + + 0,5626 v) arcsin ( 0,6123 u + 0,7071 v)  For example, the expression Z (u, v) = - 0.09375 u2 + 0.125 v2 - (0.4872 u + + 0.5626 v) arcsine (0.6123 u + 0.7071 v)

R (19)R (19)

2 22 2

- R2 - (0,6123 u + 0,7071 v2) (0,5305 + 0,2652 ( 0,6123 u-+ 0,7071 v)2)0, 01155 R définit la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de la lame a réflexion focalisant un rayonnement à répartition d'intensité uniforme en un segment de droite avec une  - R2 - (0.6123 u + 0.7071 v2) (0.5305 + 0.2652 (0.6123 u- + 0.7071 v) 2) 0, 01155 R defines the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of the reflection lamina focusing uniform intensity distribution radiation in a line segment with a

28 25858542885854

répartition d'intensité uniforme du rayonnement focalisé pour o =0,005; f = 200; L = 10; g = 30 (toutes les  uniform intensity distribution of the focused radiation for o = 0.005; f = 200; L = 10; g = 30 (all

valeurs ci-dessus sont données en mm).  above values are given in mm).

La figure 7 montre schématiquement les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un segment de droite 9 (figure 8) avec une répartition d'intensité uniforme du rayonnement focalisé le long du segment, et la figure 9, les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un segment de droite 10 (figure ) avec une répartition d'intensité non uniforme du  FIG. 7 schematically shows the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection (transmission) plate 1 in the case of focusing in a line segment 9 (FIG. 8) with a uniform intensity distribution of the focused radiation along the segment, and FIG. 9, the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection (transmission) plate 1 in the case of focusing in a line segment 10 (FIG) with a non-uniform intensity distribution of the

rayonnement focalisé.focused radiation.

Pour un segment représentant la région de focali-  For a segment representing the region of

sation et situé dans l'axe de la lame, c'est-à-dire dans l'axe OZ, f < Z < f+L, o L est la longueur du segment,  sation and located in the axis of the blade, that is to say in the axis OZ, f <Z <f + L, where L is the length of the segment,

f étant la distance focale.f being the focal length.

Afin de définir la fonction P(u, v), il convient de noter que, pour des raisons de symétrie, R(u, v)= 0 (r), o r = /u2 + v2 La fonction 0(r) est déterminée par la relation: p(r) =.- d P (20) 0j, 2 (z (j)2 la fonction Z(p) étant définie par la relation:  In order to define the function P (u, v), it should be noted that, for reasons of symmetry, R (u, v) = 0 (r), or = / u2 + v2 The function 0 (r) is determined by the relation: p (r) = .- d P (20) 0j, 2 (z (j) 2 the function Z (p) being defined by the relation:

ZZ

2 _J (r)dr = I (t) dt, (21) 0 f o I(t) est la répartition de l'intensité du rayonnement focalisé le long du segment de droite. Les formules (20) et (11) permettent de déterminer la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de la lame à réflexion conformément à l'expression:  _ (R) = = I (t) dt, (21) f o I (t) is the distribution of the intensity of the focused radiation along the line segment. The formulas (20) and (11) make it possible to determine the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of the reflection plate in accordance with the expression:

29 258585429 2585854

Z(u, v) = Jr t d P | 1 m X m A 2Z (u, v) = Jr t d P | 1 m X m A 2

O,7+ Z -O, 7 + Z -

(22) On va maintenant examiner la focalisation en un ensemble de segments de droite. L'ensemble de segments focaux se compose de N segments disposés dans le plan  (22) We will now examine the focus in a set of line segments. The set of focal segments consists of N segments arranged in the plane

focal Z = f (l'axe OZ est perpendiculaire au plan OUV).  focal point Z = f (the axis OZ is perpendicular to the plane OUV).

On désignera par L. les longueurs des segments, et par (u., vj) et (u., vj), les coordonnées des projections des extrémités des segments sur le plan OUV (j = 1,2,...,N). La surface de la lame est divisée en parties Gj(j=1,2,...,N). La partie Gj de la lame focalise le rayonnement reçu dans le j-ème segment. Pour des  Let L be denoted by the lengths of the segments, and by (u., Vj) and (u, vj), the co-ordinates of the projections of the ends of the segments on the plane OUV (j = 1,2, ..., N ). The surface of the blade is divided into parts Gj (j = 1,2, ..., N). The portion Gj of the blade focuses the received radiation in the j-th segment. For some

raisons de répartition uniforme de l'intensité du rayonne-  reasons for the uniform distribution of the intensity of

ment focalisé le long des segments, la division en parties G. est déterminée de façon que l'énergie de rayonnement j tombée sur la partie Gj soit proportionnelle à L.. En cas d'un rayonnement à focaliser à répartition d'intensité axialement symétrique dans la section du faisceau, par exemple à répartition d'intensité gaussienne, cette condition est satisfaite par une division en secteurs telle que l'angle central du jème secteur soit proportionnel à L. La partie G. comprend alors les points u, v tels que  The division into parts G. is determined so that the radiation energy j dropped on the part Gj is proportional to L. In the case of an axially symmetrical focusing beam distribution beam. in the section of the beam, for example with a Gaussian intensity distribution, this condition is satisfied by a division into sectors such that the central angle of the jth sector is proportional to L. The part G. then comprises the points u, v such than

J 3J 3

A. arctg2 (u, v) C(,. + 1A. arctg2 (u, v) C (, + 1

J JNOT A WORD

(23) o arctg2 (u, v) est l'angle (en radians) entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u,9 v) compris dans l'intervalle 0 2'fY], 1 = O, Sj. =:2j; + 2 t Lj/L (ji=1,25...,N) 1 j+l j / (24) L est la longueur totale de tous les segments N L = L j =l  (23) o arctg2 (u, v) is the angle (in radians) between the OR axis and the vector radius of the point (u, 9 v) in the range 0 2'fY], 1 = O, Sj. =: 2j; + 2 t Lj / L (ji = 1.25 ..., N) 1 j + l j / (24) L is the total length of all segments N L = L j = l

Lj, L X 0.Lj, L X 0.

Lj Dans ce cas, la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de la lame à réflexion varient suivant l'expression Z(u, v) = t j(uv) 1 m (25) - cosg 25 pour (u cos 0, v) Gj, et de la lame à transmission, suivant l'expression: 1 m Z(u, v): t (uv) n(cosg' - cosO (26) pour (u cosg, v) Gj, la fonction "fj (u, v) satisfait la relation: j(u, v=argmin5 a exp qi (uv)+ (27) +V f2+(uj+tjc os j-u)2+(vj+tjsin xj-v)2))dudv I 2I)2dt) o t. est le paramètre sur le j-ème segment, J 0 < t. L.,  In this case, the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of the reflection plate vary according to the expression Z (u, v) = tj (uv) 1 m (25) - cosg 25 for (u cos 0 , v) Gj, and of the transmission plate, according to the expression: 1 m Z (u, v): t (uv) n (cosg '- cosO (26) for (u cosg, v) Gj, the function "fj (u, v) satisfies the relation: j (u, v = argmin5 a exp qi (uv) + (27) + V f2 + (uj + tjc os ju) 2+ (vj + tjsin xj-v) 2) ) dudv I 2I) 2dt) where t is the parameter on the jth segment, J 0 <t.

J j.Not a word.

I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé. Par exemple, l'expression  I is the intensity of the focused monochromatic radiation. For example, the expression

2 2 22 2 2

Z(u, v) = u + v - 0,473 arcsin v - (0,4244 2 +  Z (u, v) = u + v - 0.473 arcsin v - (0.4244 2 +

8 R R28 R R2

+0,8488) R - v joo, pour v ? 0 (28) Z(u, v) = + 2 0,2365 arcsin R - (0, 2122 + + 0,4244 V R2 _u2 0,01, pour v < 0 définit la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de la lame à réflexion focalisant un rayonnement à répartition d'intensité uniforme en un ensemble de segments formant la lettre "T", avec une répartition d'intensité uniforme; = 0,005; f = 200; 9 = 0 (toutes les valeurs ci-dessus  +0.8488) R - v joo, for v? 0 (28) Z (u, v) = + 2 0.2365 arcsin R - (0, 2122 + + 0.4244 V R2 _u2 0.01, for v <0 defines the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of the reflective plate focusing radiation of uniform intensity distribution in a set of segments forming the letter "T", with a uniform intensity distribution, = 0.005, f = 200, 9 = 0 (all values below); -above

étant données en mm).being given in mm).

La figure 11 montre schématiquement les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un ensemble de segments ll (figure 12) formant la lettre "T" et la figure 13, les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un ensemble de segments 12 (figure 14)  FIG. 11 schematically shows the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection (transmission) plate 1 in the case of focusing in a set of segments 11 (FIG. 12) forming the letter "T" and FIG. 13, the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection plate (with transmission) 1 when focusing in a set of segments 12 (FIG. 14)

formant le chiffre "4".forming the number "4".

En cas de focalisation en un ensemble de points, l'image désirée comporte N points se trouvant respectivement à des distances fj(j=l,2,...,N) du plan OUV, les projections des points sur le plan OUV ont des coordonnées uj, vj  In the case of focusing in a set of points, the desired image comprises N points located respectively at distances fj (j = 1, 2, ..., N) of the plane OUV, the projections of the points on the plane OUV have coordinates uj, vj

(j=1,2,...,N). Tous les points reçoivent une même énergie.  (J = 1,2, ..., N). All points receive the same energy.

La surface de la lame est divisée en parties G. (j=l,2,...,N).  The surface of the blade is divided into parts G. (j = 1, 2, ..., N).

J Chaque partie de la lame focalise le rayonnement incident en un point d'image isolé. La forme du relief est calculée de façon que, pour un angle d'incidence donnée, la totalité du rayonnement reçu par une partie isolée de la lame soit dirigée vers le point d'image choisi. Les parties sont en forme de secteurs c'est-à-dire que la partie G. comporte des points (u, v) tels que J 2 J(j-1) - arctg (u cosg, v)< 2 TIi, o arctg2(u, v)  Each portion of the blade focuses the incident radiation into an isolated image point. The shape of the relief is calculated so that, for a given angle of incidence, all of the radiation received by an isolated portion of the blade is directed towards the chosen image point. The parts are in the form of sectors, that is to say that the part G. has points (u, v) such that J 2 J (j-1) - arctg (u cosg, v) <2 TIi, o arctg2 (u, v)

N NN N

est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u, v) pris dans l'intervalle CO,2fr]. Ce partage permet une répartition uniforme de l'énergie entre les points de l'image dans le cas d'un faisceau à répartition  is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v) taken in the CO interval, 2fr]. This sharing allows a uniform distribution of energy between the points of the image in the case of a distributed beam

d'intensité symétrique par rapport à l'axe.  of symmetrical intensity with respect to the axis.

Pour que le rayonnement réfléchi par la partie G de la lame soit focalisée au j-ème point d'image,son iconale dans le plan OUV doit être (ici (u,v) _ Gj): fj(u, v): -fz+(u-uj)2 + (v-vj)2 + const. (29) L'émission de la plupart des sources lasers puissantes utilisées à l'heure actuellepossèdent un front d'onde plan. Le faisceau laser forme un angle d'incidence O avec l'axe OZ (l'axe OZ est perpendiculaire au plan OUV), l'axe OU est de sens opposé à la projection du faisceau incident sur le plan OUV. D'o l'iconale du front d'onde incident dans le plan OUV b(u,v) = -usinO. Le choix de  So that the radiation reflected by the part G of the blade is focused at the jth image point, its iconale in the plane OUV must be (here (u, v) _ Gj): fj (u, v): - fz + (u-uj) 2 + (v-vj) 2 + const. (29) The emission of most powerful laser sources currently used have a plane wavefront. The laser beam forms an angle of incidence O with the axis OZ (the axis OZ is perpendicular to the plane OUV), the axis OR is of direction opposite to the projection of the incident beam on the plane OUV. Hence the iconale of the incident wavefront in the plane OUV b (u, v) = -usinO. The choice of

* la valeur de const. permet d'obtenir une surface réflé-* the value of const. provides a reflective surface

chissante de la lame dont le relief est limité en hauteur à m >-/2 cosO. La hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de cette lame sont (ici (ucos,v)6 Gj): Z(u,v): 1 f+(u-u)2+(v-vj) -usin m 2cos (30) o LA est une partie fractionnaire du nombre A, m est-un paramètre entier définissant la  of the blade whose relief is limited in height to m> - / 2 cosO. The height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of this plate are (here (ucos, v) 6 Gj): Z (u, v): 1 f + (uu) 2+ (v-vj) -usin m 2cos ( 30) where LA is a fractional part of the number A, m is an integer parameter defining the

valeur maximale du relief.maximum value of the relief.

On peut de plus effectuer la division en parties G. de forme arbitraire. I1 est possible, dans ce cas, J. d'atteindre une répartition d'intensité quelconque entre les points focaux pour une répartition donnée de  In addition, it is possible to divide into parts G of arbitrary form. It is possible, in this case, to achieve a distribution of any intensity between the focal points for a given distribution of

l'intensité du rayonnement à focaliser.  the intensity of the radiation to focus.

La figure 15 montre schématiquement les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un ensemble de points 13 (figure 16) formant la lettre "0", et la figure 17, les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion (à transmission) 1 en cas de focalisation en un ensemble de points 14 (figure 18) formant le  FIG. 15 schematically shows the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection (transmission) plate 1 when focusing in a set of points 13 (FIG. 16) forming the letter "0", and FIG. 17, the borders 4 zones 5 on the reflection plate (transmission) 1 in the case of focusing in a set of points 14 (FIG. 18) forming the

chiffre "4".number "4".

Dans le cas d'une focalisation en un rectangle, c'est la focalisation avec une répartition d'intensité uniforme du rayonnement focalisé qui présente le plus d'intérêt. En cas d'un rectangle disposé dans le plan Z- f à coordonnées x,y, l'axe OX est parallèle à l'axe OU, l'axe OY est parallèle à l'axe OU, la fonction I(u, v) vérifie la relation (9 (u,v) =arcmin( |(1 A J(u,v)exp(2"i(f (u,v)+ ó lx  In the case of focusing in a rectangle, it is the focusing with a uniform distribution of intensity of the focused radiation which is of the greatest interest. In the case of a rectangle arranged in the plane Z- f at coordinates x, y, the axis OX is parallel to the axis OR, the axis OY is parallel to the axis OR, the function I (u, v ) checks the relation (9 (u, v) = arcmin (| (1 AJ (u, v) exp (2 "i (f (u, v) + ó lx

F (31)F (31)

2 2 22 2 2

u +v2 R2 + f2+(x-u)2+(y-v)2))dudv | 2-I)2dxdy) o I est l'intensité du rayonnement focalisé, F est la région du plan OXY qui est occupée  u + v2 R2 + f2 + (x-u) 2+ (y-v) 2)) dudv | 2-I) 2dxdy) where I is the intensity of the focused radiation, F is the region of the plane OXY that is occupied

par le rectangle.by the rectangle.

Les expressions (11) et (18) permettent de trouver la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 d'une lame à réflexion focalisant le rayonnement à répartition d'intensité donnée en un rectangle. Par exemple, l'expression  Expressions (11) and (18) make it possible to find the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of a reflection plate focusing the radiation with a given intensity distribution in a rectangle. For example, the expression

34 258585434 2585854

2 2 22 2 2

Z(u,v): u +V - 0,7957u arcsin-u - 0,2652u -  Z (u, v): u + V - 0.7957u arcsin-u - 0.2652u

L 8 R R2 (32)L 8 R R2 (32)

22

-0,5304 2 u2-1,25 0,01 R2 -u2 rR u- décrit la hauteur du relief 6 et la forme des zones 5 de la lame à réflexion qui focalise un rayonnement à répartition d'intensité uniforme en un rectangle dont les dimensions sont 5x20, pour A =0,005; f = 200; 9 0   -0,5304 2 u2-1,25 0,01 R2 -u2 rR u- describes the height of the relief 6 and the shape of the zones 5 of the reflection plate which focuses a radiation of uniform intensity distribution into a rectangle of which the dimensions are 5x20, for A = 0.005; f = 200; 9 0

(toutes les valeurs ci-dessus sont données en mm).  (all values above are given in mm).

La figure 19 montre schématiquement les frontières 4 des zones 5 sur la lame à réflexion 1 en  FIG. 19 schematically shows the boundaries 4 of the zones 5 on the reflection plate 1 in

cas de focalisation en un rectangle 15 (figure 20).  focusing case in a rectangle 15 (Figure 20).

Comme il ressort de toutes les variantes des lames à réflexion ou à transmission décrites ci-dessus, ces dernières dirigent l'énergie du rayonnement à focaliser vers une région déterminée de l'espace sans pertes d'énergie, ce qui permet la concentration complète de l'énergie. Les lames réalisent la transformation de l'iconale du rayonnement à focaliser en iconale du rayonnement donnant la répartition d'intensité désirée; les lames de phase ne changent pas l'intensité du rayonnement à focaliser, c'est-à-dire qu'il n'y a pas  As can be seen from all the variations of the reflection or transmission blades described above, the latter direct the energy of the radiation to be focused towards a determined region of the space without loss of energy, which allows the complete concentration of energy. The blades realize the transformation of the iconale of the radiation to focus in iconale of the radiation giving the desired intensity distribution; the phase blades do not change the intensity of the radiation to focus, that is to say that there is no

de pertes énergétiques.energy losses.

Lesdites lames à réflexion ou à transmission peuvent être obtenues par des méthodes connues, en  Said reflection or transmission slats can be obtained by known methods,

particulier à l'aide d'un support intermédiaire d'infor-  particular using an intermediate information support

mations sur touche photographique. Selon cette méthode, on prépare d'abord, avec un masqueur de précision commandé par ordinateur, un masque dit "d'amplitude" dans lequel la densité d'obscurcissement est proportionnelle à la hauteur du relief de la surface. Ensuite, à travers ce masque, on impressionne par contact ou par projection un matériau  photographic touch. According to this method, it is first prepared, with a computer-controlled precision masker, a mask called "amplitude" in which the obscuration density is proportional to the height of the relief of the surface. Then, through this mask, we impress by contact or projection a material

25858542585854

photosensible qui change de propriétés en fonction de la quantité de lumière absorbée. I1 en résulte l'apparition, sur le matériau photosensible, d'une modulation de la hauteur du relief. Le rôle de matériau photosensible peut être rempli par la gélatine. Toutefois, suivant la technologie d'obtention de l'élément optique, la forme  photosensitive which changes properties depending on the amount of light absorbed. This results in the appearance, on the photosensitive material, of a modulation of the height of the relief. The role of photosensitive material can be filled by gelatin. However, according to the technology for obtaining the optical element, the shape

lisse de relief peut être remplacée par un relief à grada-  smooth relief can be replaced by gradual relief

tion multiple. Par exemple, la photogravure permet  multiple. For example, photoengraving allows

d'obtenir quelques dix gradations de la hauteur du relief.  to obtain some ten gradations of the height of the relief.

Les lames zonées à relief à gradation multiple sont d'une efficacité moindre comparativement aux plaques zonées à relief continu dans chaque zone, mais avec un grand  The multi-gradation relief zoned blades are less effective compared to continuous relief zoned plates in each zone, but with a large

nombre de gradations cette différence n'est pas grande.  number of gradations this difference is not great.

Les éléments optiques de déphasage qui viennent d'être décrits permettent d'obtenir une image sous forme d'une répartition continue d'intensité dans la région focale, ce qu'il est impossible d'obtenir avec les autres dispositifs connus à l'heure actuelle. Le choix de la forme du relief de l'élément optique offre la possibilité de commander la répartition de l'intensité du rayonnement focalisé et d'obtenir toute répartition d'intensité continue prédéterminée. Lesdits éléments optiques permettent de venir à bout du problème de la focalisation en incidence oblique. Ils trouveront de nombreuses applications dans le traitement thermique des matériaux et en particulier pour le marquage des produits ou pour la trempe des surfaces métalliques. On utilise à l'heure actuelle, pour le traitement thermique des surfaces, des balayeurs mécaniques compliqués assurant le mouvement du rayonnement focalisé en un point le long d'un segment de droite. L'emploi desdits éléments optiques permet de construire des installations technologiques nouvelles pour le traitement des surfaces avec des systèmes de  The phase shift optical elements which have just been described make it possible to obtain an image in the form of a continuous distribution of intensity in the focal region, which can not be obtained with the other devices known at the time. current. The choice of the shape of the relief of the optical element offers the possibility of controlling the distribution of the intensity of the focused radiation and of obtaining any predetermined continuous intensity distribution. Said optical elements make it possible to overcome the problem of focusing in oblique incidence. They will find many applications in the heat treatment of materials and in particular for marking products or for tempering metal surfaces. At the present time, for the heat treatment of surfaces, complicated mechanical scanners are used to ensure the movement of the focused radiation at a point along a line segment. The use of said optical elements makes it possible to build new technological installations for the treatment of surfaces with

balayage simplifiés.simplified scanning.

La répartition de l'intensité du rayonnement sur la surface à traiter étant d'une grande importance pour la trempe, on voit l'intérêt tout particulier que présente  The distribution of the intensity of the radiation on the surface to be treated being of great importance for the quenching, we see the particular interest that presents

36 258585436 2585854

la possibilité de créer des éléments optiques capables  the ability to create optical elements capable

de focaliser le rayonnement en un segment avec une réparti-  to focus the radiation into a segment with a distribution

tion d'intensité arbitraire, ce qui permet de commander le processus de traitement d'une façon optimale. Ainsi, l'emploi d'éléments optiques est avantageux dans les cas exigeant une homogénéité élevée de la densité de  arbitrary intensity, which makes it possible to control the treatment process optimally. Thus, the use of optical elements is advantageous in cases requiring a high homogeneity of the density of

répartition du rayonnement focalisé.  distribution of focused radiation.

Lesdits éléments optiques seront d'une grande utilité pour le marquage de produits, surtout de produits fragiles ou de petites dimensions, et aussi là o le marquage doit être rapide. Actuellement, on utilisepour le marquage, des installations de balayage mécaniques compliquées assurant le mouvement du rayonnement focalisé suivant le contour de la marque. Ces installations sont  Said optical elements will be of great use for the marking of products, especially fragile or small products, and also where the marking must be rapid. Currently, there is used for marking, complicated mechanical scanning facilities ensuring the movement of the focused radiation along the contour of the mark. These facilities are

incapables d'effectuer un marquage instantané.  unable to perform instant marking.

La plupart des lasers puissants utilisés pour le marquage, la trempe, le soudage, le découpage émettent dans l'infrarouge. Les installations de balayage connues  Most powerful lasers used for marking, quenching, welding, cutting emit in the infrared. The known scanning facilities

exigent des éléments focalisants transparents à l'infra-  require transparent focusing elements in the infra-

rouge, qui sont soit peu fiables, soit d'un coût élevé  red, which are either unreliable or expensive

(éléments zinc-sélénium).(zinc-selenium elements).

L'emploi desdits éléments de déphasage permet de se passer tant des éléments zinc-sélénium que des  The use of said phase shift elements makes it possible to dispense with both zinc-selenium elements and

installations de balayagequi sont d'une fiabilité insuf-  scanning facilities which are of inadequate reliability

fisante. En outre, les éléments optiques ne nécessitent  cient. In addition, the optical elements do not require

pas l'utilisation de miroirs ni de lentilles.  not the use of mirrors or lenses.

Les éléments optiques servant à la focalisation  Optical elements used for focusing

en un segment de droite trouveront de nombreuses applica-  in a straight segment will find many applications

tions en médecine, surtout en ophtalmologie, o l'emploi  in medicine, especially in ophthalmology, where

de balayeurs est peu souhaitable et même impossible.  sweepers is undesirable and even impossible.

De grandes possibilités d'application existent pour lesdits éléments optiques destinés à la focalisation d'un rayonnement en un segment de droite dans le domaine de l'optique adaptative dont les méthodes permettent de former rapidement une surface spéculaire ayant une forme complexe. Ces méthodes permettent de réajuster des  Great applicability exists for said optical elements for focusing a radiation into a line segment in the field of adaptive optics whose methods make it possible to quickly form a specular surface having a complex shape. These methods allow you to readjust

37 258585437 2585854

systèmes comportant un élément formateur adaptatif de façon à assurer la focalisation sur une région de focalisation à différents paramètres, y compris différentes répartitions  systems having an adaptive forming element so as to focus on a focus region at different parameters, including different distributions

de l'intensité du rayonnement focalisé.  the intensity of the focused radiation.

RE V E N D I CA T IONSRE V E N D I CA T IONS

______________________________________________________

1.- Procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatique par modulation de phase de son front d'onde, caractérisé en ce que la modulation de phase est effectuée en fonction de la phase et de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser et de la répartition requise de l'intensité dans la région de focalisation, en établissant une corrélation entre les points du front d'onde à focaliser et les points de la région de focalisation de façon qu'à chaque point du front d'onde à focaliser corresponde un seul point de la  1. A method for focusing a monochromatic radiation by phase modulation of its wavefront, characterized in that the phase modulation is performed as a function of the phase and intensity of the monochromatic radiation to focus and the the required distribution of the intensity in the focusing region, by correlating the points of the wavefront to be focused with the points of the focusing region so that at each point of the wavefront to be focused corresponds to a only point of the

région de focalisation.focusing region.

2.- Elément optique de déphasage pour la mise en oeuvre du procédé de focalisation d'un rayonnement monochromatiquetsuivant la revendication 1, se présentant  2.- Optical phase shift element for implementing the focusing method of a monochromatic radiation according to claim 1, presented

sous forme d'une lame de phase à réflexion ou à trans-  in the form of a phase plate with reflection or trans-

mission (1) ayant sur l'une de ses surfaces des zones ( dont chacune comporte un relief continu (6),.  mission (1) having on one of its surfaces areas (each of which has a continuous relief (6) ,.

caractérisé en ce que la hauteur dudit relief (6) et la forme desdites zones (5) varient selon la phase et l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser (2) et selon la répartition de l'intensité désirée du  characterized in that the height of said relief (6) and the shape of said zones (5) vary according to the phase and the intensity of the monochromatic radiation to be focused (2) and according to the distribution of the desired intensity of the

rayonnement focalisé dans les régions de focalisation (3).  focused radiation in focusing regions (3).

3.- Elément optique de déphasage suivant la  3.- Optical phase shift element according to the

revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisa-  claim 2, characterized in that for focusing

tion en une courbe plane, il se présente sous forme d'une plaque à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, V) = t- u Cosgv)) 1m 0\ 2 c osg9 o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage placé dans un plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU  in a planar curve, it is in the form of a reflection plate (1) such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, V) = t- u Cosgv)) 1m 0 \ 2 c osg9 o Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the phase shift optical element placed in a plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR

étant de sens opposé à la projection du rayonnement mono-  being in the opposite direction to the projection of mono-

chromatique à focaliser (2) sur le plan OUV,  chromatic to focus (2) on the plane OUV,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser (2), m = 1,2,3,...,M, q(u,v) est une fonction satisfaisant à la relation:  chromatic to focus (2), m = 1,2,3, ..., M, q (u, v) is a function satisfying the relation:

L, .,L,.,

(u,v)=arm in((ç e exp(2 i (t( -(u, v) = arm in ((e exp (2 i (t (-

u2+v2 R2 + 2+ 2(X (t)-u2+(y (t)-v)2))dudv 2-I)2dt) o t est le paramètre normal sur la courbe plane  u2 + v2 R2 + 2+ 2 (X (t) -u2 + (y (t) -v) 2)) dudv 2-I) 2dt) where t is the normal parameter on the plane curve

définie par les relations: -defined by the relations: -

u = xo(t), v = yo(t), Z = f, O<t <L, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé,  u = xo (t), v = yo (t), Z = f, O <t <L, I is the intensity of the focused monochromatic radiation,

0 est l'angle entre le rayonnement mono-  0 is the angle between the mono-

chromatique à focaliser (2) et l'axe OZ, L est la longueur de la courbe plane, L & 0, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser (2), est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser  to focus (2) and the axis OZ, L is the length of the plane curve, L & 0, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus (2), is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to focus

(2),(2)

f est la distance focale.f is the focal length.

4.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisation  Optical phase shift element according to Claim 2, characterized in that for focusing

en une courbe plane, il est réalisé sous forme d'une lame-  in a plane curve, it is realized in the form of a blade-

à transmission telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, v)= t (u cosg, V) 1 mA C.'i m A n cos9'-cosO o Z (u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage disposé dans un plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV,  with transmission such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, v) = t (u cosg, V) 1 mA C.'im A n cos9'-cosO o Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the phase shift optical element disposed in a plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being opposite direction to the projection of the monochromatic radiation to focus (2) on the plane OUV,

A est la longueur d'onde du rayonnement mono-  A is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser (2), m = 1, 2, 3.....M, n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, O' = arcsin (sin 9/n), P (u, v) est une fonction satisfaisant à la relation  chromatic to focus (2), m = 1, 2, 3 ..... M, n is the index of refraction of the transmission blade, O '= arcsin (sin 9 / n), P (u, v ) is a satisfying function to the relation

L _L _

(u,v)=argmin(S(ó e d exp/ 2 'il (t (uv)+ u2+V2< R2 + f2+(xo(t)-u)2+(y (t)v)2))dudv i 2 -I)2dt) o o o t est le paramètre normal sur la courbe plane définie par la relation u = xo(t), v =y0 o(t), z = f, 0 <t<L, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé, 9 est l'angle entre le rayonnement monochromatique à focaliser (2) et l'axe OZ, L est la longueur de la courbe plane, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser (2), est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique (2),  (u, v) = argmin (S (ó ed exp / 2 'il (t (uv) + u2 + V2 <R2 + f2 + (xo (t) -u) 2+ (y (t) v) 2)) dudv i 2 -I) 2dt) ooot is the normal parameter on the plane curve defined by the relation u = xo (t), v = y0 o (t), z = f, 0 <t <L, I is the the intensity of the focused monochromatic radiation, 9 is the angle between the monochromatic radiation to focus (2) and the axis OZ, L is the length of the plane curve, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to be focused (2 ), is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation (2),

f est la distance focale.f is the focal length.

5.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisation en un segment de droite (9, 10), il est réalisé sous forme d'une lame à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme de ses zones (5) varient conformément à l'expression: Z (u, y) = t.(u coso, v)} mX mA Y 2 cosQ o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV,  Optical phase shift element according to Claim 2, characterized in that, for focusing in a line segment (9, 10), it is designed as a reflection plate (1) such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of its zones (5) vary according to the expression: Z (u, y) = t (u coso, v)} mX mA Y 2 cosQ o Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being in the opposite direction to the projection of the monochromatic radiation to be focused (2) on the plane OUV,

9 est l'angle entre le rayonnement monochroma-  9 is the angle between the monochromatic radiation

2CI tique à focaliser (2) et l'axe OZ,  2CI tick to focus (2) and the axis OZ,

AL est la longueur d'onde du rayonnement mono-  AL is the wavelength of the mono-

chromatique à focaliser (2), m =1, 2, 3,.... M, O (u, v) est une fonction satisfaisant à la relation: L2. 9 (u,v) =argmin( (t[f- Se exp(2 -i_ (9' (u,v)+ fA  chromatic to focus (2), m = 1, 2, 3, .... M, O (u, v) is a function satisfying the relation: L2. 9 (u, v) = argmin ((t [f- Se exp (2 -i_ (9 '(u, v) + fA

2+V2 R22 + V2 R2

U +v, + Vf2+(u o+tcos -u)2+(vo+tsin -v)2))dudv 2-I(t)2dt) o c est l'angle entre le segment de droite (9,10) et l'axe disposé dans le plan OUZ et faisant un angle 2 - -g avec l'axe OZ,  U + v, + Vf2 + (u o + tcos -u) 2+ (vo + tsin -v) 2)) dudv 2-I (t) 2dt) oc is the angle between the line segment (9,10) and the axis arranged in the plane OUZ and making an angle 2 - -g with the axis OZ,

I(t) est l'intensité du rayonnement mono-  I (t) is the intensity of the mono-

chromatique focalisé, t est le paramètre normal sur le segment de droite (9,10), 0 < t < L, L est la longueur du segment de droite (9,10),  focused chromatic, t is the normal parameter on the line segment (9,10), 0 <t <L, L is the length of the line segment (9,10),

L # O,L # O,

(uo, v0) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du segment de droite (9,10) sur le plan OUV, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser (2), 6 est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  (uo, v0) are the coordinates of the projection of the end of the line segment (9,10) on the plane OUV, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus (2), 6 is the parameter the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to focus (2),

f est la distance focale.f is the focal length.

6.- Elément optique de déphasage suivant la  6.- Optical phase shift element according to the

revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisa-  claim 2, characterized in that for focusing

tion en un segment de droite, il se présente sous forme d'une lame à transmission telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, v) = (u cosO, v) 1 m m t n cosg' -cosg o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique à phase placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et  in a line segment, it is in the form of a transmission blade such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, v) = (u cosO, v) 1 mmtn cosg '-cosg o Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the phase optical element placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and

l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonne-  the OR axis being in the opposite direction to the projection of

ment monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV,  monochromatically focusing (2) on the plane OUV,

9 est l'angle entre le rayonnement monochroma-  9 is the angle between the monochromatic radiation

tique à focaliser (2) et l'axe OZ, _ est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2), m = 1, 2, 3,...,M, n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, 9' = arcsin (sinO/n), L (u, v) est une fonction satisfaisant à la relation: L Y?(u,v)=argmin( ( _! e t exp(2î(i (? (u,v)+ o u2+V2 CR2 + 2(u o+tcosp<-u)2+(vo=tsino(-v)2)) dudv 2-I(t))2dt o O< est l'angle entre le segment de droite (9,10) et l'axe situé dans le plan OUZ et faisant un angle Ir - 0 avec l'axe OZ,  to focus (2) and the axis OZ, _ is the wavelength of the monochromatic radiation to focus (2), m = 1, 2, 3, ..., M, n is the index of refraction of the transmission blade, 9 '= arcsin (sinO / n), L (u, v) is a function satisfying the relation: LY (u, v) = argmin (() and exp (2) (i (? (u, v) + o u2 + V2 CR2 + 2 (u o + tcosp <-u) 2+ (vo = tsino (-v) 2)) dudv 2-I (t)) 2dt o O <is the angle between the line segment (9,10) and the axis located in the plane OUZ and making an angle Ir - 0 with the axis OZ,

I(t) est l'intensité du rayonnement monochroma-  I (t) is the intensity of the monochromatic radiation

tique focalisé, t est le paramètre normal sur le segment de droite (9,10), L est la longueur du segment de droite (9,10),  focused tick, t is the normal parameter on the line segment (9,10), L is the length of the line segment (9,10),

L 0 0,L 0 0,

(uo, vo) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du segment de droite (9,10) sur le plan OUV, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monocrhomatique à focaliser (2), est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  (uo, vo) are the coordinates of the projection of the end of the line segment (9,10) on the plane OUV, R is the radius of the cross section of the monocromatic radiation to focus (2), is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation to focus (2),

f est la distance focale.f is the focal length.

7.- Elément optique de déphasage suivant la  7.- Optical phase shift element according to the

revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisa-  claim 2, characterized in that for focusing

tion en un segment de droite situé dans l'axe optique de l'élément optique de déphasage, il se présente sous forme d'une plaque à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(uv) = - a i 1} o F (z())2 m X 2 o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage disposé dans un plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, m 1, 2, 3,...,M, X est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  in a line segment located in the optical axis of the optical phase shift element, it is in the form of a reflection plate (1) such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) ) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (uv) = - ai 1} o F (z ()) 2 m X 2 o Z (u, v) is the height of the relief (6 ) at the point (u, v) of the phase shift optical element disposed in a plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, m 1, 2, 3, ..., M, X is the length of monochromatic radiation wave to focus (2),

2 2-2-

r= u + v Z(R) est une fonction définie par la relation z 2T 5 J (r)dr= f I(t)dt I(t) est la répartition de l'intensité du rayonnement monochromatique focalisé le long d'un segment de droite disposé sur l'axe OZ, t est le paramètre normal sur le segment de droite, f <t < f + L, f est la distance focale,  r = u + v Z (R) is a function defined by the relation z 2T 5 J (r) dr = f I (t) dt I (t) is the distribution of the intensity of the focused monochromatic radiation along a line segment arranged on the axis OZ, t is the normal parameter on the line segment, f <t <f + L, f is the focal length,

J(r) est l'intensité du rayonnement mono-  J (r) is the intensity of the mono-

chromatique à focaliser (2),chromatic to focus (2),

L est la longueur du segment de droite.  L is the length of the line segment.

8.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que,pour la focalisation en un ensemble de segments coplanaires (11, 12),il se présente sous forme d'une lame à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, v) = 'm 2 (u cosO), v) m J m t J 2 cosO pour (u cosg,v) E Gj, (j = 1,..., N), o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser sur le plan OUV, N est le nombre de segments de droite (11, 12), est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  8.- phase shift optical element according to claim 2, characterized in that, for focusing in a set of coplanar segments (11, 12), it is in the form of a reflection plate (1) such that the height the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, v) = 'm 2 (u cosO), v) m J mt J 2 cosO for (u cosg, v) E Gj, (j = 1, ..., N), where Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the optical element of phase shift placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being of direction opposite to the projection of the monochromatic radiation to be focused on the plane OUV, N is the number of segments of straight line (11 , 12), is the wavelength of the monochromatic radiation to be focused (2),

0 est l'angle entre le rayonnement monochroma-  0 is the angle between the monochromatic radiation

tique à focaliser (2) et l'axe OZ, m = 1, 2, 3,..., M, Gj (j = 1,2,....,N) est la région, dans le plan OUV, contenant des points (u, v) tels que dl> j j arctg2 (u, v) < S-j+1, J arctg2(u, v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u, v), J 1 = O, &2j+1 =nj + 2 Lj/L (j = 1, 2,.. .;N), Lj est la longueur du j-ème segment, L est la longueur totale de l'ensemble des segments (11, 12) (L= Lj) j=1 À (u, v) est la fonction satisfaisant à la relation: (j(u,v)=argmin( ( \ -e exp(2 1i ( (uv)+  to focus (2) and the axis OZ, m = 1, 2, 3, ..., M, Gj (j = 1,2, ...., N) is the region, in the plane OUV, containing points (u, v) such that dl> jj arctg2 (u, v) <S-j + 1, J arctg2 (u, v) is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v) , v), J 1 = O, & 2j + 1 = nj + 2 Lj / L (j = 1, 2, ..., N), Lj is the length of the jth segment, L is the total length of the set of segments (11, 12) (L = Lj) j = 1 to (u, v) is the function satisfying the relation: (j (u, v) = argmin ((\ -e exp (2 1i ( (uv) +

00

+ f2+(uj+tjcos < j-u)2+(vj+tjsin -v)2))dudv2-I)2dt) o X est l'angle entre le j-ème segment et l'axe OU, f est la distance focale, (uj, v.) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du j-ème segment sur le plan OUV, tj est le paramètre sur le j-ème segment 0 < tj < Lj,  + f2 + (uj + tjcos <ju) 2+ (vj + tjsin -v) 2)) dudv2-I) 2dt) where X is the angle between the j-th segment and the OR axis, f is the focal length , (uj, v.) are the coordinates of the projection of the end of the j-th segment on the plane OUV, tj is the parameter on the j-th segment 0 <tj <Lj,

-5 I est l'intensité du rayonnement monochroma-  -5 I is the intensity of the monochromatic radiation

tique focalisé, 6 est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique  focused tick, 6 is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of the monochromatic radiation

à focaliser (2).to focus (2).

9.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la  Optical phase shift element according to Claim 2, characterized in that, for the

focalisation en un ensemble de segments de droite co-  focus into a set of straight line segments

planaires (11, 12), il se présente sous forme d'une lame à transmission telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, v) = t.(u coso, v) 1 m k Mx m n cosg'- cosg pour (u cosg, v) Gj, (j=1,2,..., N), o Z (u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV, N est le nombre de segments de droite (11,12)  planar (11, 12), it is in the form of a transmission blade such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, v) = t (u coso, v) 1 mk Mx mn cosg'-cosg for (u cosg, v) Gj, (j = 1,2, ..., N), where Z (u , v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being of opposite direction at the projection of the monochromatic radiation to focus (2) on the plane OUV, N is the number of segments of line (11,12)

9 est l'angle entre le rayonnement monochroma-  9 is the angle between the monochromatic radiation

tique à focaliser (2) et l'axe OZ, x est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2), m = 1, 2, 3,..., M, g' = arcsin (sin 9/n), n est l'indice de réfraction de la lame à transmission, G. est la région dans le plan OUV comportant J des points (u, v) tels que j i arctg2 (u, v) < j+ que l< actg2 ('V arctg2(u, v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u, v), a1 = O, Sj+l 1= JT-j + 2 fLj/L (j=l, 2,...,N), L. est la longueur du j-ème segment de droite, L est la longueur totale de l'ensemble des segments (11, 12) w (L = t.), j=1 J j (u, v) est une fonction satisfaisant à la relation:  to focus (2) and the axis OZ, x is the wavelength of the monochromatic radiation to focus (2), m = 1, 2, 3, ..., M, g '= arcsin (sin 9 / n), n is the index of refraction of the transmission plate, G. is the region in the plane OUV with J of points (u, v) such that ji arctg2 (u, v) <j + that l <actg2 ( 'V arctg2 (u, v) is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v), a1 = O, Sj + l 1 = JT-j + 2 fLj / L (j = l , 2, ..., N), L. is the length of the j-th line segment, L is the total length of all segments (11, 12) w (L = t.), J = 1 J j (u, v) is a function satisfying the relation:

LThe

fi(u, v)=argmin (1-A e exp(2- 'i ( (u,v)+ l -t 1222 +u+jo 2j-u)2dt + Vf2+ (u+tcos îj-u) +2(vj +t sincXj-v) 2))dudvl 2-I)2dt) o.j est l'angle entre le j-ème segment de l'ensemble des segments de droite et l'axe OU, f est la distance focale (u., v.) sont les coordonnées de la projection de l'extrémité du j-ème segment de droite sur le plan OUV, 0Uv' t. est le paramètre sur le j-me segment de J droite, 0< tj < Lj, I est l'intensité du rayonnement monochromatique focalise, 6 est le paramètre de la distribution gaussienne de l'intensité du rayonnement monochromatique à  fi (u, v) = argmin (1-A e exp (2- 'i ((u, v) + l -t 1222 + u + jo 2j-u) 2dt + Vf2 + (u + tcos u-u) + 2 (vj + t sincXj-v) 2)) dudvl 2-I) 2dt) where j is the angle between the j-th segment of the set of line segments and the OR axis, f is the focal length ( u., v.) are the coordinates of the projection of the end of the j-th line segment on the plane OUV, 0Uv 't. is the parameter on the j-me segment of J right, 0 <tj <Lj, I is the intensity of the monochromatic focused radiation, 6 is the parameter of the Gaussian distribution of the intensity of monochromatic radiation at

focaliser (2).focus (2).

10.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisation en un ensemble de points (13, 14), il est réalisé sous forme d'une lame à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à 1l'expression i Z(u, v)= <f. + (u-u.)2+(v-v.)2 - u sing] i3 mcs m 2 cosg pour (j-1)$ arctg2 (u cosO, v)< -j  Optical phase shift element according to Claim 2, characterized in that, for focusing in a set of points (13, 14), it is designed as a reflection plate (1) such that the height of the the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression i Z (u, v) = <f. + (u-u.) 2+ (v-v.) 2 - u sing] i3 mcs m 2 cosg for (j-1) $ arctg2 (u cosO, v) <-j

N NN N

(j:l,2....,N) o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage placé dans le plan OUV, l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV, et l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, N est le nombre de points de l'ensemble de points (13, 14), arctg2 (u, v) est l'angle entre l'axe OU et le rayon vecteur du point (u, v), (uj, vj) sont les coordonnées de la projection du j-ème point de l'ensemble de points (13, 14) sur le plan OUV, f. est la distance du j-ème point de J l'ensemble de points (13, 14) au plan OUV, X- est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  (j: 1, 2 ..., N) where Z (u, v) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the optical phase shift element placed in the plane OUV, with the OR axis being opposite to the projection of the monochromatic radiation to be focused (2) on the plane OUV, and the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, N is the number of points of the set of points (13, 14) , arctg2 (u, v) is the angle between the OR axis and the vector radius of the point (u, v), (uj, vj) are the coordinates of the projection of the j-th point of the set of points (13, 14) on the plane OUV, f. is the distance from the j-th point of J the set of points (13, 14) to the plane OUV, X- is the wavelength of the monochromatic radiation to focus (2),

9 est l'angle entre le rayonnement mono-  9 is the angle between the mono-

chromatique à focaliser (2) et l'axe OZ, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  chromatic focusing (2) and axis OZ, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus (2),

m = 1, 2, 3,...,M.m = 1, 2, 3, ..., M.

11.- Elément optique de déphasage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, pour la focalisation en un rectangle (15), il se présente sous forme d'une lame à réflexion (1) telle que la hauteur du relief (6) dans chacune de ses zones (5) et la forme des zones (5) varient conformément à l'expression: Z(u, v)= t- O(u cosO, v) v) - 2 cosg o Z(u, v) est la hauteur du relief (6) au point (u, v) de l'élément optique de déphasage disposé dans le plan OUV, l'axe OZ étant perpendiculaire au plan OUV, et l'axe OU étant de sens opposé à la projection du rayonnement monochromatique à focaliser (2) sur le plan OUV, > est la longueur d'onde du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  Optical phase shift element according to Claim 2, characterized in that, for focusing in a rectangle (15), it is in the form of a reflection plate (1) such that the height of the relief (6) in each of its zones (5) and the shape of the zones (5) vary according to the expression: Z (u, v) = t- O (u cos O, v) v) - 2 cosg o Z (u, v ) is the height of the relief (6) at the point (u, v) of the optical phase shift element disposed in the plane OUV, the axis OZ being perpendicular to the plane OUV, and the axis OR being in the opposite direction to the projecting the monochromatic radiation to be focused (2) on the plane OUV,> is the wavelength of the monochromatic radiation to focus (2),

9 est l'angle entre le rayonnement mono-  9 is the angle between the mono-

chromatique à focaliser (2) et l'axe OZ, m = 1, 2, 3,...,M.  chromatic focusing (2) and axis OZ, m = 1, 2, 3, ..., M.

t (u,v) est une fonction définie par l'expression: ,(u,v)=argmin( (| A fJ(u,v)exp( 2 fi uv)+  t (u, v) is a function defined by the expression:, (u, v) = argmin ((| A fJ (u, v) exp (2 fi uv) +

P 2 2 2P 2 2 2

u2v2 + f2+(x-u)2+(y-v)2))dudv [2-I)2dxdy) o J(u, v) est la répartition de l'intensité du rayonnement monochromatique à focaliser (2),  u2v2 + f2 + (x-u) 2+ (y-v) 2)) dudv [2-I) 2dxdy) where J (u, v) is the distribution of the intensity of the monochromatic radiation to be focused (2),

I est l'intensité du rayonnement monochroma-  I is the intensity of the monochromatic radiation

tique focalisé, x, y sont les coordonnées dans le plan Z=f, F est la région, dans le plan OXY, qui est occupée par le rectangle, f est la distance focale, R est le rayon de la section transversale du rayonnement monochromatique à focaliser (2).  focused tick, x, y are the coordinates in the plane Z = f, F is the region, in the plane OXY, which is occupied by the rectangle, f is the focal length, R is the radius of the cross section of the monochromatic radiation to focus (2).

FR8511759A 1985-04-30 1985-07-31 METHOD FOR FOCUSING MONOCHROMATIC RADIATION AND OPTICAL PHASE-OUT ELEMENT USING THE SAME. Expired FR2585854B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SU1985/000037 WO1986006502A1 (en) 1985-04-30 1985-04-30 Method and optical phase element for focusing monochromatic radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2585854A1 true FR2585854A1 (en) 1987-02-06
FR2585854B1 FR2585854B1 (en) 1987-12-18

Family

ID=21616909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8511759A Expired FR2585854B1 (en) 1985-04-30 1985-07-31 METHOD FOR FOCUSING MONOCHROMATIC RADIATION AND OPTICAL PHASE-OUT ELEMENT USING THE SAME.

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JPS62502779A (en)
CH (1) CH678115A5 (en)
DE (2) DE3590781C2 (en)
FR (1) FR2585854B1 (en)
GB (1) GB2185126B (en)
WO (1) WO1986006502A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3827834A1 (en) * 1988-08-17 1990-02-22 Reitter & Schefenacker Kg Fresnel lens

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1316728C (en) * 1988-04-01 1993-04-27 Michael J. Simpson Multi-focal diffractive ophthalmic lenses
FR2642855B1 (en) * 1989-02-06 1991-05-17 Essilor Int OPTICAL LENS FOR THE CORRECTION OF ASTIGMATISM
US5969864A (en) * 1997-09-25 1999-10-19 Raytheon Company Variable surface relief kinoform optical element
GB2352829A (en) * 1999-05-10 2001-02-07 Desmond Gibson Infrared diffractive focusing mirror
RU2179336C1 (en) * 2000-12-26 2002-02-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмат Технология" Method and device for shaping optical image in incoherent light (alternatives)
US20080119060A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Francis Goodwin Inspection systems and methods
CN103869394B (en) * 2014-03-14 2016-09-28 中国科学院高能物理研究所 A kind of polygon press-bending reflecting mirror
CN103869395B (en) * 2014-03-14 2017-01-18 中国科学院高能物理研究所 Polygonal press bending reflecting mirror

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1097923A (en) * 1965-04-12 1968-01-03 Zeiss Jena Veb Carl Improvements in or relating to fresnel lenses
US3523720A (en) * 1968-07-09 1970-08-11 Rollei Werke Franke Heidecke Fresnel field lens for reflex cameras
US3679294A (en) * 1970-11-18 1972-07-25 Jenoptik Jena Gmbh Fresnel optical systems having echelons on at least one of its faces
JPS4979255A (en) * 1972-12-04 1974-07-31
US4210391A (en) * 1977-09-14 1980-07-01 Cohen Allen L Multifocal zone plate
US4340283A (en) * 1978-12-18 1982-07-20 Cohen Allen L Phase shift multifocal zone plate
US4338005A (en) * 1978-12-18 1982-07-06 Cohen Allen L Multifocal phase place

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED OPTICS, vol. 13, no. 2, février 1974, pages 269-273; A.ENGEL et al.: "Laser machining with modulated zone plates" *
APPLIED OPTICS, vol. 20, no. 15, 1er août 1981, pages 2670-2675; S.K.CASE et al.: "Multifacet holographic optical elements for wave front transformations" *
APPLIED OPTICS; vol. 17, no. 23, 1er décembre 1978, pages 3727-3737; D.K.CAMPBELL et al.: "Materials processing with CO2 laser holographic scanner systems" *
APPLIED OPTICS; vol. 23, no. 18, 15 septembre 1984, pages 3099-3104; J.CEDERQUIST et al.: "Computer-generated holograms for geometric transformations" *
APPLIED OPTICS; vol. 9, no. 8, août 1970, pages 1883-1887; J.A.JORDAN, Jr. et al.: "Kinoform lenses" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3827834A1 (en) * 1988-08-17 1990-02-22 Reitter & Schefenacker Kg Fresnel lens

Also Published As

Publication number Publication date
CH678115A5 (en) 1991-07-31
DE3590781T1 (en) 1987-04-23
GB8629183D0 (en) 1987-01-14
GB2185126A (en) 1987-07-08
DE3590781C2 (en) 1992-11-12
WO1986006502A1 (en) 1986-11-06
GB2185126B (en) 1989-05-24
JPS62502779A (en) 1987-10-22
FR2585854B1 (en) 1987-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7480086B2 (en) High speed, high efficiency optical pattern generator using rotating optical elements
US7232989B2 (en) Transverse optical accelerator and generalized optical vortices
US8125713B2 (en) Light beam generation
US5072091A (en) Method and apparatus for metal surface process by laser beam
FR2532870A1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR CONTACTLESS LASER ETCHING
US5309339A (en) Concentrator for laser light
FR2566953A1 (en) Optical head device
EP0108773A1 (en) Agile beam laser.
FR2585854A1 (en) METHOD OF FOCUSING MONOCHROMATIC RADIATION AND OPTICAL PHASE DELETING ELEMENT USING THE SAME.
US4508431A (en) Photorefractive laser beamsteering device
JPH06235878A (en) Printing device having subminiature mechaical light modulator and optical interlace output
KR100300793B1 (en) Laser system for texturing both surfaces of the substrate simultaneously
KR20090004551A (en) Beam shaper for an optical storage system
JP7297075B2 (en) Optical deflection device and optical device
US4836658A (en) Optical devices for forming image and reference beams with a polarizing beamsplitter and a spatial light modulator
US20230150062A1 (en) Optical system for laser machining
SU1697041A1 (en) Device for gauss beam focusing in a rectangle with uniformity of intensity distribution
KR100252944B1 (en) Device for picking-up light
JP3324083B2 (en) Optical element fabrication method
WO2022151522A1 (en) Light beam optical axis self-stabilizing device and method based on reflection type mechanical modulation
Gerbig Holographic scanning: a review
JPS6265072A (en) Three-dimensional image display method
Pyatakhin et al. Formation of the intensity distribution in laser beams due to difraction on structures of small-size optical inhomogeneities
SU1030900A1 (en) Device for working objects by laser radiation
JPH02157889A (en) Method and apparatus for use of holographic

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse